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3DGIS三维城市规划辅助决策支持系统的设计
作者：卢岚 刘牛 刘兴权
来源：《电子科学技术》2016年第03期
摘 要：三维地理信息系统能极大丰富城市规划、建设和管理的调控手段，因此将三维地理信息系统应用于城市规划管理具有重要意义。本文介绍了3DGIS三维城市规划辅助决策支持系统软件的体系结构设计和部分用户界面设计。系统运行良好，但还需不断改进和完善。 关键词：三维GIS；城市规划；辅助决策支持系统
中图分类号：TP391.41 文献标识码： A 文章编号： 2095-8595 （2016） 03-289-04电子科学技术 URL： http//www.china-est.com.cn DOI： 10.16453/j.issn.2095-8595.2016.03.023 引言
三维地理信息系统是城市地理信息系统向动态、多维和网络化方向发展的产物，是虚拟现实（Virtual Reality-VR）技术和地理信息系统（GIS）的结合体[1]。三维地理信息系统能极大丰富城市规划、建设和管理的调控手段。因此将三维地理信息系统应用于城市规划管理具有重要意义。本系统是将地理信息系统、遥感、虚拟现实等技术综合应用于城市规划辅助决策的原型系统。系统以长沙市区为重点示范区，根据城市规划管理的业务流程，结合数字城市的建设要点，建立基于虚拟城市环境的城市规划辅助信息平台。本文介绍了系统的总体设计，包括软件系统的体系结构设计和部分用户界面设计。 1 系统结构 1.1 体系结构 见图1。 1.2 功能结构
系统以项目方案为基本的业务逻辑单元，具有二维地图浏览导航，三维城市景观场景生成，三维场景漫游，三维空间查询、统计与量测，辅助规划决策分析，规划成果展示与输出功能[2]。系统的功能结构图见图2。 1.2.1 系统管理功能
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系统管理的功能是面向业务单元的，提供了对系统用户及权限的定义、对规划项目的定义、对项目下的规划方案的定义。以项目规划方案作为基本的对象开展三维建模和规划分析。 1.2.2 二维地图管理功能
二维地图管理主要提供用户对平面图的浏览功能，同时作为漫游的辅助工具，实现从地图定位的快速场景漫游。主要功能有：图层管理、图层查询、地图漫游、基于地图的三维漫游导航。
1.2.3 三维场景制作与管理功能 （1）三维场景制作
包括地形建模和地物建模。对地形建模，主要提供基于数字高程模型、遥感影像数据的三维地形生成的功能。建筑物模型主要使用专业软件建立，因此支持常见3D格式模型的导入/导出（如：3ds，wrl，OSG，obj）。能基于居民地和建筑矢量图快速生成简单的盒装三维建筑物模型。
（2）三维模型管理
提供对三维模型的调整、修改、删除等。用户能在场景中能对三维模型进行旋转、平移操作，对建筑物可以设置层高和层数调整模型高度，可以对选中的模型进行删除。 （3）场景特效
提供对场景效果的设定，包括光线、雾效、场景LOD功能。 1.2.4 三维场景漫游
提供对虚拟三维场景的进行交互浏览，提供键盘和鼠标的多种人机交互方式。能选择不同的漫游方式，包括飞行、行走、匍匐。二维导航图和三维场景中进行自定义路径漫游，能进行基于视点位置的兴趣点导航。 1.2.5 三维空间查询、统计与量测
提供三维实体和属性信息的互查，并对查询结果进行统计；能进行必要的三维分析；能进行土方计算和空间量测。 1.2.6 辅助规划分析
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提供专业的规划分析功能，如：通视分析、日照分析、控高分析、分类显示、立面生成、剖面生成、预定义轴测图。 1.2.7 规划方案审批
对规划方案进行浏览，方案指标查询，建筑物调整。提供用户多方案的对比、分屏浏览的功能。
1.2.8 成果展示与输出
对规划成果进行全面三维展示，支持多媒体技术融合下的成果汇报。能采用图片和视频的方式输出漫游路径下的场景，能制作三维专题图，能制作视频文件。 2 原型界面设计 2.1 主界面设计
根据系统的功能描述，按照交互便利和界面美观简洁的要求，初步设计系统的主界面如图3。主界面包括：菜单栏、工具栏、项目方案管理窗口（规划方案/兴趣视点/动画效果标签面板）、场景导航区域、三维视图区域、三维漫游控制面板、功能列表栏（地形生成/场景制作/选择集/三维查询与量测/规划分析/规划方案对比/多媒体制作）。 2.2 项目方案管理
项目方案目录管理窗口包括三个标签卡：规划方案、兴趣视点、动画效果。选择不同标签项时显示对应的列表项。选择规划方案标签卡时，显示各规划项目对应的规划方案和方案下的主要建筑物信息。选择兴趣视点标签卡时，显示用户保存的兴趣视点信息。选择动画效果标签卡时，显示录制的漫游动画效果。 2.3 场景导航子窗口
该窗口包含两个标签卡：二维导航和三维导航。二维导航窗口用于显示二维地图，实现地图操作和查询以及基于二维地图的场景漫游导航。三维导航窗口用于显示场景的顶视图，也可用于漫游导航。
选择二维导航图时，窗口视图区显示用于导航的地图，右侧地图操作工具（放大、缩小、平移）可用。选择三维导航图时显示三维场景的顶视图，同时显示当前漫游视点的位置和方向。
2.4 三维视图区