柴 博

（陜西地建土地勘測規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限責(zé)任公司，陜西西安 710075）

1 系統(tǒng)分析

1.1 區(qū)域需求

在此系統(tǒng)內(nèi)，對遙感技術(shù)、三維技術(shù)以及地理信息技術(shù)同城市規(guī)劃管理實(shí)現(xiàn)融合，構(gòu)建多技術(shù)和一體化城市規(guī)劃管理的平臺。此系統(tǒng)最終的用戶是城市規(guī)劃的領(lǐng)域?qū)＜乙约俺鞘械囊?guī)劃管理相關(guān)部門人員。為了對二維化規(guī)劃的信息成果實(shí)現(xiàn)有效應(yīng)用，且以三維的場景效果對規(guī)劃工作提供依據(jù)，系統(tǒng)需要具備二維、三維一體化的功能。

此系統(tǒng)將規(guī)劃項(xiàng)目作為邏輯單元部分，呈現(xiàn)出獨(dú)立性的業(yè)務(wù)特點(diǎn)，在每個項(xiàng)目內(nèi)具備多個類型方案內(nèi)容，且每個方案內(nèi)，規(guī)劃性的圖層以及三維化的場景都在其中呈現(xiàn)，所有的軟件功能在每一個規(guī)劃的方案中都可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。使用系統(tǒng)期間，要求實(shí)現(xiàn)對項(xiàng)目方案達(dá)到有效管理的目的，需要數(shù)據(jù)流程盡量與規(guī)劃管理的業(yè)務(wù)處理中數(shù)據(jù)流程保持一致。

1.2 系統(tǒng)的開發(fā)平臺實(shí)施分析

對系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)的過程中，需要的支撐環(huán)境和平臺主要包括Skyline的開發(fā)平臺、GIS的開發(fā)平臺類型以及OSG的開放化圖形庫、數(shù)據(jù)庫的管理系統(tǒng)等。在系統(tǒng)開發(fā)過程中，使用C#語言，此編程語言直接面向?qū)ο?，不僅保留了C、C++語言的強(qiáng)大功能，還對一些復(fù)雜的特性實(shí)現(xiàn)去除，如去除了宏和模板，且不允許多重繼承的要求。

系統(tǒng)性能目標(biāo)如表1所示。

表1 系統(tǒng)性能的目標(biāo)

2 系統(tǒng)總體架構(gòu)的設(shè)計(jì)分析

2.1 整體體系結(jié)構(gòu)組成

此系統(tǒng)運(yùn)行期間，支撐的數(shù)據(jù)較多，主要包括DEM的高程、DOM的正射影像、三維的模型、shape的圖層和紋理圖片等數(shù)據(jù)類型。系統(tǒng)內(nèi)包含較多模塊，三維模塊占據(jù)主體，功能可以劃分為二維地圖的管理、三維城市的規(guī)劃管理兩個模塊。

（1）二維。

二維地圖的模塊實(shí)現(xiàn)對傳統(tǒng)系統(tǒng)中GIS的功能有效保留，且此系統(tǒng)對二維、三維功能實(shí)現(xiàn)了結(jié)合，達(dá)到二維地圖與三維場景銜接與互動的目的。在此二維地圖的模塊內(nèi)，針對二維化規(guī)劃的成果數(shù)據(jù)實(shí)施展示，便于其他人員對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行更新。二維地圖為三維的場景的產(chǎn)生提供依據(jù)，使用中用戶能夠借助二維圖對區(qū)域?qū)崿F(xiàn)任意選擇，查看對應(yīng)的區(qū)域三維場景。

（2）三維。

三維的GIS是系統(tǒng)的核心部分，此部分要求能夠展示與漫游三維模型，針對城市的規(guī)劃實(shí)現(xiàn)三維場景條件下空間條件的分析，如日照、視線等。在此分析功能的實(shí)現(xiàn)中，主要借助邏輯層內(nèi)三維空間的分析模型。

城市的規(guī)劃過程呈現(xiàn)動態(tài)化特點(diǎn)，應(yīng)對方案場景進(jìn)行調(diào)整與修改，需要為方案設(shè)計(jì)人員提供模型交互和控制的接口功能。對規(guī)劃成果進(jìn)行輸出的過程中，可通過多媒體相關(guān)設(shè)備對其相關(guān)成果實(shí)現(xiàn)全面性和直觀化的展示效果。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)文件的體系結(jié)構(gòu)分析

在三維城市的建設(shè)中，會產(chǎn)生和用到大量數(shù)據(jù)文件，數(shù)據(jù)文件涉及的范圍十分廣泛，如地形構(gòu)建、模型導(dǎo)入等，還包括全局性項(xiàng)目的文件以及方案文件等。

2.3 性能設(shè)計(jì)

為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定有效運(yùn)行，需要系統(tǒng)具備良好性能，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)做好對系統(tǒng)性能目標(biāo)的確定和設(shè)計(jì)。在此系統(tǒng)性能設(shè)計(jì)中，主要圍繞安全性、正確性和可靠性等方面進(jìn)行目標(biāo)制定，且依據(jù)此類目標(biāo)對系統(tǒng)實(shí)施開發(fā)。

3 系統(tǒng)功能的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn)

3.1 二、三維聯(lián)動

對主程序內(nèi)分別進(jìn)行skyline的三維化窗口以及arcgis的地圖窗口嵌入，使用此類窗口后，能夠以統(tǒng)一形式實(shí)現(xiàn)相關(guān)配置文件的讀取。在操作和使用此類窗口期間，針對相應(yīng)文件可以采取“寫”操作的功能做好相關(guān)信息的記錄工作，借助另一窗口內(nèi)“讀操作”的功能，做好對相關(guān)寫入信息的讀取和閱讀。配置文件包括的信息較多，如觀察點(diǎn)位置的坐標(biāo)以及高度等相關(guān)信息。

在二維數(shù)據(jù)相關(guān)的操作中，主要以數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)，借助二維化GIS的功能，通過Mapcontrol對shp的文件實(shí)現(xiàn)調(diào)用，通過C#語言對名稱、坐標(biāo)等相應(yīng)匹配的程序?qū)嵤┚帉懱幚?，?gòu)建一種二維化、三維化信息銜接與互動機(jī)制，使二維和三維實(shí)現(xiàn)GIS的聯(lián)動效果。

3.2 三維功能

系統(tǒng)中主要包括基礎(chǔ)化操作、規(guī)劃輔助分析、對規(guī)劃方案的審批、成果展示4個部分。基礎(chǔ)操作部分主要對二維圖層進(jìn)行管理，對三維化的場景實(shí)現(xiàn)漫游，對三維化的空間進(jìn)行查詢、統(tǒng)計(jì)等。在規(guī)劃輔助分析部分，主要對相關(guān)指標(biāo)、控高、日照和通視進(jìn)行分析。在規(guī)劃方案的審批部分，主要根據(jù)實(shí)際情況對模型實(shí)施調(diào)整，對方案進(jìn)行對比，并實(shí)現(xiàn)對方案的合理管理。在成果展示部分，主要以錄制漫游路徑、多媒體動態(tài)效果、圖片圖案等方式實(shí)現(xiàn)展示。

（1）系統(tǒng)主界面。

系統(tǒng)界面內(nèi)，左上方位置的功能設(shè)置能夠?qū)ΧS操作、三維操作實(shí)施切換；正上方的區(qū)域內(nèi)，能夠?qū)ο到y(tǒng)各個不同的功能依據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理選擇；窗口左側(cè)區(qū)域范圍主要涉及工具箱、圖層管理的列表等相關(guān)內(nèi)容；窗體的中央?yún)^(qū)域范圍主要對圖形進(jìn)行顯示和呈現(xiàn)。

（2）三維場景的漫游和場景縮放處理。

借助程序的功能對鼠標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)變成漫游模式類型，此時以鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行移動操作，就能夠完成瀏覽位置的調(diào)整，以中鍵點(diǎn)擊能夠調(diào)整和改變視角的高度，或借助鍵盤上下、左右鍵對場景實(shí)現(xiàn)漫游。此漫游功能便于用戶對整體的地表、地物實(shí)現(xiàn)身臨其境體驗(yàn)，通過點(diǎn)擊地物信息，使用戶能夠快速漫游到選擇的地物，且可對漫游路徑提前設(shè)置，依據(jù)漫游路徑對三維的場景進(jìn)行直觀感受。使用鼠標(biāo)能夠?qū)θS的場景實(shí)現(xiàn)放縮處理，便于對重點(diǎn)的地物仔細(xì)觀察和整提場景的概覽。

（3）空間分析。

在空間分析中主要借助面積測算和空間的量測等手段對空間數(shù)據(jù)內(nèi)隱含的信息進(jìn)行提取，提供城市規(guī)劃管理決策依據(jù)。以鼠標(biāo)點(diǎn)擊操作，點(diǎn)擊第一點(diǎn)位置，得知其坐標(biāo)、高度等相關(guān)信息，再對下一點(diǎn)實(shí)施點(diǎn)擊，能夠去除此點(diǎn)位置的坐標(biāo)、高度等相關(guān)信息。使用水平測量功能時，在完成下一步的操作中高度值的獲取后，與上一步得到高度值的情況進(jìn)行對比分析，若下一步點(diǎn)位置的高度超過了上一步點(diǎn)的位置實(shí)際高度，需要進(jìn)行高度值的賦給處理，否則相反處理。借助遞歸循環(huán)的對比處理方法，將全部點(diǎn)的高度情況和狀態(tài)通過一個水平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)有效變換與體現(xiàn)。測量空間的過程中，通過三維坐標(biāo)對兩點(diǎn)的空間距離實(shí)施計(jì)算；測算面積時，基于系列點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)判斷是否自交，自交則無法計(jì)算面積。

（4）通視分析。

借助輔助規(guī)劃的模塊，以指定點(diǎn)對區(qū)域的范圍內(nèi)通視面積實(shí)現(xiàn)測算，判斷點(diǎn)對點(diǎn)是否通視，展示通視的分析效果，便于城市的規(guī)劃管理人員掌握通視情況，對規(guī)劃起到輔助作用。

在實(shí)際操作中，以鼠標(biāo)點(diǎn)擊兩點(diǎn)，獲取兩點(diǎn)間實(shí)際的空間線，且在地形上實(shí)現(xiàn)投影，再劃分為若干等份，結(jié)合等分點(diǎn)位置具體地形高度以及建筑高度的總和，將起點(diǎn)、終點(diǎn)的高度與空間線各空間的高度進(jìn)行對比，判斷是否通視。

（5）控高分析。

通過對控高進(jìn)行分析，便于城市的規(guī)劃人員協(xié)調(diào)空間需求和高層建筑物空間布局的關(guān)系。鼠標(biāo)對點(diǎn)單擊能夠獲取此點(diǎn)坐標(biāo)，將其作為控高的中心點(diǎn)，借助參數(shù)面板獲取控高的高度以及半徑參數(shù)，以坐標(biāo)點(diǎn)信息查詢的數(shù)據(jù)庫獲取區(qū)域中建筑物的屬性高度，再以循環(huán)比較獲取地面內(nèi)點(diǎn)的半徑范圍全部建筑高度，與提供的控高參數(shù)進(jìn)行對比，并顯示超過控高面的相關(guān)建筑。

4 結(jié)語

綜上所述，借助信息科技技術(shù)能夠有效提升城市規(guī)劃管理的水平，文章基于Skyline來對城市規(guī)劃管理系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹各個方面的功能，為相關(guān)工作的研發(fā)和使用具提供參考。