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1、128测绘科学第 34卷1) 数据处理模块: 运用各种软件, 处理各种空间、属性和图像数据, 提供数据基础。2) 三维展示与查询系统: 运用各种三维表现技术和软件平台技术为用户提供玉皇顶三维展示与信息查询。4 泰山玉皇顶三维可视化系统通过三维模型, 把泰山顶的景观环境和地形情况直观的展示在眼前, 对泰山玉皇顶的旅游环境进行真实再现,不仅给旅游者提供直观的旅游信息, 而且为旅游者的管理提供方便, 对促进旅游业的发展具有积极的意义。41 1 数字高程模型 (DEM )的建立本研究所使用的高程数据主要是两种不同精度、不同范围的等高线, 以此为基础生成在 A rcScene中建立三维模型所需要的 T
2、in 数据, 最终将两种精度的高程数据融合,从而提高所需地区的高程精度, 为建立更为逼真的三维模型提供基础。主要的技术流程如下:41 111等高线生成 T in数据1) 对本项目的等高线进行基本的数据处理: 已经具有的数据有: M apInfo的 tab格式的 1B10 000 的泰安地区的等高线, 等高距为 10m, 牛山口至岱顶的 1B1 000 的地形图 ( 内含等高线 ), 等高距为 2m。首先, 根据已有的泰安影像图的范围, 确定本次建模的区域大范围, 再根据选题的情况, 确定局部建模的小范围, 从而确定不同的数据运用情况。其次, 通过在 AutoCAD、M apInfo和 ArcG
3、IS三个软件下进行数据转换, 最终转成适合 A rcG IS处理的数据格式, 比如 Shapefile格式。2) 在 ArcG IS 的 A rcToolbox 模块下, 由等高线生成T in。首先把处理好的 Shapefile格式的等高线数据导入 A rc2 M ap, 打开 A rcToolbox 的下拉菜单 3D Analyst Tools 中的R aster Interpolation,把等高线转化为 grid; 然后, 再生成 T in。41 112两种精度数据的融合为了既保证三维建模的区域范围,也保证建模的局部精度,决定采用数据融合的技术, 充分的利用两种数据的优点。具体的步骤是在
4、 ERDAS IMAG2INE 81 7中的 Data Prepara2tion 中的 M osaic Im ages下图 1融合后的 T IN将两幅图像融合即可, 融合后的效果如图 1所示。41 2 遥感影像的处理41 211 大范围影像图的处理本研究通过认真分析,结合已有的 Spot数据, 确定了能包含泰山主体和泰安城区主体的一个矩形区域。作为三维系统的建模范围, 上面的大范围等高线也依此确定。具体的操作如下:1) 在 ERDAS IMAGINE 817 遥感软件中打开已有的SPOT 影像数据, 用 AOI功能确定所需影像的大小范围, 在 Data Preparation模块下运用 Sub
5、set Im age功能就可以将所需的矩形影像成功导出。2) 将导出的数据进行重新投影和 RGB 图层设置。这一项既可以在 ERDAS MAGINEI中 Data Preparation下的 R e2 project Im age功能中实现, 也可以在 ArcG IS的 A rcCatalog中进行设置实现。两种方法都较容易实现, 差别不大。3) 数据进行处理后即可输出使用, 本次实验中将数据输出为 mgi和 tif两种格式, mi g格式的数据信息完整, 用于后续的数据处理、运算比较好; tif格式的数据数据量较小, 可提高计算机的运行速度, 特别是在 ArcScene 中, 实验证明其显示
6、速度明显快于 mgi格式的数据, 用于三维显示较好。41 212 小范围影像图的获取与处理因为缺乏山顶数据, 为了提高玉皇顶周围影像数据的精度, 在本研究中应用了某网站提供的影像数据, 经过投影变换、影像校正等处理,最终提高了影像精度。41 213 两种影像的融合处理为了保证影像的范围和精度, 需要对影像进行融合,方法如下: 在 ERDAS IMAG2 INE 81 7中的 Data Preparation 模块下, 运用 M osaic Im ages功能即可实现。融合后的效图 2 ERDAS中融合果如图 2所示。后的影像41 3 玉皇顶地形图的处理与应本研究所应用的泰山玉皇顶的地形图是在南
7、方测绘公司开发的 CASS 软件下制作的, 比例尺是 1B1000, 内含 2m 等高距的等高线。为了能够适合三维展示与查询系统和网络发布系统平台使用, 对数据进行了相关处理。1) 在 Au toCAD 中先对数据进行基本的处理。因为以前在工程制图中只考虑地形图的线条的准确与画法,不考虑地物的拓扑空间关系, 所以已有的地形图必须经过处理后才能符合在 G IS 平台上的要求。处理完以后,把数据分层处理后, 另存为 dxf格式, 供下一步数据转换使用。2) 在 M apInfo中对数据进行转换, 在 ArcM ap 中进行编辑与处理。在 M apIn fo的 Tools菜单里的 Universal
8、Transla2 tor工具下, 把 dxf格式的数据转化成 M apInfo的 m if交换格式, 然后再把 m if格式转化成 Shapefile格式以便在 A rcM ap中进行编辑处理。在 A rcM ap中, 首先对数据进行投影处理, 保证与影像数据的一致; 其次, 对数据进行拓扑处理,供建模和最后在 ArcScene中使用。3) 在 A rcScene中应用数据。在导入高程模型和影像后直接再导入 (2) 中处理好的数据即可。41 4 3D M ax建模本次研究中为了保证泰山玉皇庙及其周围景观的逼真,采用了 3D M ax建模的方法。玉皇庙大多为外表很不规则的古建筑, 部分地方景观也
9、分外独特, 这就为三维建模带来一定的困难。在实地调研中充分考虑到各种因素, 尽量详细的采集各种长宽高以及精细的纹理数据, 为建立逼真的模型数据提供了数据基础。在建立 3D M ax模型的过程中, 采用了分块建模再合并的思路。首先将区域划分为两部分, 分别建模, 然后合并整个区域的模型, 保证了计算机运算的速度和作图效率,取得了较好的效果, 如图 3所示。在建立了如上面几幅图所示的 3D MAX 模型后, 导出 ArcScene 所需要的数据格式, 就可以在 ArcScene 平台上建立三维展示与查询系统。5结束语本文以数字化技术在旅游业中的应用作为图 3玉皇顶 3D模型出发点, 将泰山玉皇顶作
10、为研究对象, 通过深入的调查、研究和分析, 运用了A rcGIS、 ERDAS IMAGINE 81 7、M apInfo Professional 71 8、AutoCAD 2004、南方 CASS511、Adobe Photosho PCS2、Au2 todesk 3dsM ax 8等多个相关软件, 建立了泰山玉皇顶的三维展示系统, 初步实现了通过数字化技术在旅游业中的应用 , 从而服务于旅游者和旅游管理者的目的, 同时也为下一步深入研究 / 数字泰山0 积累了资料和经验, 奠定了一定的基础。结合实践经验, 笔者认为要构建理想的三维可视化系统, 需要注意如下 3个方面的问题:(下转第 17
11、4页 )174测绘科学第 34卷图 5不同算法之间的误差地图白色的区域 ); 而 TIN与 NNI的主要差别在于山脊处、山谷、面积相对较大而又无等高线的平坦区域, 通常沿着山谷线、山脊线对称的分布, 内插高程差异区域常沿着等高线交替的出现,即 TIN在等高线的一边内插出大于 NNI的高程, 紧接着在等高线的另一边内插出小于 NNI高程 (图五中 TIN2NNI 中黑白的区域 ); TIN、NNI、 SPL 与 KRG、 TIN 与 IDW、ANUDEM 与 KR IG、 IDW 差异较为相似,主要差异区域沿着等高线两侧呈条状分布, 而且地势越平坦, 差异越大, 且主要的差别仍在平坦的地区、无等
12、高线的山顶。5 结束语本文通过对六种内插方法所得的 DEM 与采样点的高程之间以及对他们之间进行对比分析, 得到了不同的高程内插方法的误差分布规律, 研究表明: 不同的算法内插的高程误差总体符合正态分布, 且较大误差主要分布在地形结构线附近; 研究还表明: 在南方丘陵地区,与人们通常采用的 TIN 方法建立的 DEM 相比, ANU2DEM 插值生成的 DEM 能更能够精确地模拟真实的地形,但由于数据源的原因, 在国内还没得到广泛的应用, 大部分研究者所采用的 DEM 依然是通过 TIN 内插而来; ANU2 DEM 算法内插生成的 DEM 其质量较现有基于 T IN方法建立的 DEM 有明显
13、提高, 能更好的描述地面的起伏和水文地貌, 尤其是在水分分析中, 利用 ANUDEM 生成的 DEM 提取的流水线无断裂现象。由于数据资料有限, 本文只对丘陵地区的大比例尺等高线内插 DEM 进行了研究, 其分析方法和结果也可为研究其他地区的多种比例尺的等高线内插 DEM 提供参考借鉴。参考文献 1 汤国安, 刘学均 1 数字高程模型及地学分析的原理 M 1 北京 1 科学出版社, 20051与方法 2 王东华, 等 1 论国家 1B50 000 数字高程模型数据库建设 J 1 地理信息世界,2003,1 ( 2) :122151 3 唐新明, 李莉, 等 1 全国七大江河流域重点防范区1B1
14、万数字高程模型 (DEM ) 数据库的建立 J 1 测绘通报,2002 ,( 6) 1 4 More I D,Grayson R B and Landson A R1D igital Ter2rain M odeling :a R eview of hyd rological,G eomorpho2logical and B iological App lications J 1hyd rologicalProcesses 1991 ,5( 1) 1 5 危拥军, 等 1DEM 精度评估与质量控制方法研究 J 1 测绘科学与工程,2004, 24( 4) 1 6 汪志明, 花向红, 晁怡 1D
15、EM 建模方案的分析 J., 2002, 25( 3) 1东北测绘 7 韩富江, 刘学军, 潘胜玲 1DEM 内插方法与可视性分析结果的相似性研究 J 1 地理与地理信息科学, 2007, 23( 1) 1 8H utch inson M F1A new procedure for gridding elevationand stream line data w ith autom atic rem oval of spu riousp its J 1 Jou rnal of hydrology,1989,106(324) 1 9 李勤超, 等 1 基于 DEM 提取水域特征的一种算法实现 J
16、 1 测绘科学,2007,32(1) 1 10 杨晓云 1 唐咸远 1 梁鑫 1基于等高线生成 DEM 的内插算法及其精度分析 J 1 测绘工程, 2006, 15( 2) 1E rror ana lyses on DEM in terpola tion based on contourAbstrac t: Tak ing h illy region in south Ch ina as research region,using the ARCGIS software,th is paper analyzed the error of thed ifferen t interpolation
17、s1 The results show that error ofdifferent interpolation can satisfy norm al d istribution, and the larger error exists atthe nearby of the structure line of the terrain1 Furthermore, the resu lts also show that theDEM interpolated with ANUDEM is more pre2cise than that interpolated with TIN, wh ich
18、 is generally accepted to generate DEMin the h illy region of south China1K ey word s: DEM; error; interpolationCHEN J i2long ,LIUH ong2bin , WU Wei ( College of resource and environm ent, sou thwest un ivers ity,Chongqing 400716,Ch ina; College of com puter and information science, southwest univer
19、sity, Chongqing 400716, Ch ina)( 上接第 128页 )中的应用也将变的越来越深入和成熟。1) 数据方面:尽量使用精度较高、现势性较好的足量参考文献的数据。遥感影像建议最好采用 Quickbird的 01 61m 分辨率的数据 (或者用分辨率在 01 5m 左右的航片数据 ), DEM 数 1胡磊,董莉莉 1 论我国数字旅游之发展 J 1 洛阳据精度最好能在 2m以内, 以便为后续的三维精细建模提供师范学院学报, 2004, ( 4) 1较适宜的条件。 2刘鹏飞 1 基于 GIS的开封市旅游信息系统研究 D.2) 硬件方面:三维展示系统一般使用的数据量较大,开封:
20、河南大学, 20021数据处理频繁, 故对计算机硬件的要求较高。 3朱庆,等 1G IS三维可视化在数字文化遗产中的应用3) 软件方面: 尽量使用最新版本的专业化的三维建模 J 1测绘科学, 2006, 31( 1) 1和 GIS软件, 以达到较好效果。 4胡天1 山西领跑全国数字化旅游 J. 经济纵横,本论文通过实验论证和显示了数字化技术在旅游业中2005,( 11) 1的可行性和实用性,同时也存在诸多不足。随着数字化技 5谢明1加快旅游信息化建设深化旅游信息服务 J.术和泰山旅游业的进一步发展, 数字化技术在泰山旅游业图书馆界, 2004, ( 2) 13D v isua liza tio
21、n of yuhuangd ing in T a ishan M oun ta inAbstrac t:This paper discusses the current situation both at hom e and abroad at first,analyzes the key technology of3D visual2ization ofYuhuangd ing in Taishan Moun tain1 R egarding the prob lem s existed in the tourist industry ofTaishanM outain at present
22、, de2m and analysis and m odule des ign are carried on1 On these bas is,three2d im ension display and inqu ire system ofYuhuangding is built,using various spatial and attribution data such as ex isting topographicm ap, rem ote sensing im ages, written historicalm aterials etc1 Thisis am ean ingful e
23、xploration for the realization of / D igital0 1K ey word s:digital technology;tourism; Taishan M outain; Yuhuangding; 3D visualizationLI Yan2ling , LIANG Yong , GAO Zh i2hong ( School of In form ation Science& Engineering, ShandongAgricu lturalUn iversi2 ty, Taian , Shandong 271018, Ch ina; StateKey Laboratory of Inform ation Engineering in Surveying, M apping and R em ote Sensing, W uhan 430079, Ch ina)