基于GIS与虚拟现实技术的土地整理规划研究.pdf

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1、第40卷第4期数学的实践与认识V01．40．No．42OlO~2月MATHEMATICSINPRACTICEANDTHEORYFeb．．2010基于GIS与虚拟现实技术的土地整理规划研究徐榕焓，张海涛，陈家赢(华中农业大学资源与环境学院，湖北武汉430070)摘要：以湖北省赤壁市赤壁片土地整理规划为例，利用GIS(地理信息系统)与VR(虚拟现实技术)进行的土地整理规划，将实地测量数据在ArcGIS软件中进行数字化处理，采用GIS建立DEM(数字高程模型)，同时将各种单体工程用三维制图软件3DMAX建模，并将3D模型嵌入在规划后的DEM中，获得规划后的虚拟场景，判断规划的合理性

2、，同时对规划进行调整并加以完善．结果表明，基于GIS和VR技术进行土地整理规划，增强了规划后虚拟场景的仿真性，提高了土地整理规划结果的科学性．关键词：GIS；虚拟现实；土地整理；规划0引言土地是农业的基础，是农业发展的重要物质条件，保护和利用土地资源，特别是耕地后备资源，是贯彻土地基本国策的重要内容．开展基本农田土地整理，是促进农业和农村经济发展的重要途径，也是改善土地利用生产环境及生态环境，是社会经济发展和土地利用战略的必然选择[1-31．土地整理规划依照土地利用规划的总体要求，调整土地利用和社会关系，消除土地利用中对社会经济发展起制约或限制作用的因素，促进土地利用的有序化

3、和集约化，提高土地资源的利用率和产出率，确保经济、社会和环境三大效益的良性循环[4】．目前，土地整理项目中大多采用CAD(计算机辅助设计)软件来进行规划设计，但是CAD是计算机辅助制图软件，与GIS软件相比没有存储属性，没有记录地图投影方式的功能，并且传统的CAD技术建模低效、缺乏精度控制I引．三维GIS是二维GIS在空间上的延伸，注重三维对象的几何建模与可视化表达[6-s】．以VR技术实现的GIS核心是三维空间立体造型表达能力，尤其体现在空间位置与拓扑关系的描述以及虚拟三维场景的建模．在土地整理项目中，构建土地整理规划后的虚拟场景可以采用几何式虚拟环境(Geometry—b

4、asedVE)与影像式虚拟环境(Image-basedVE)两种技术手法．本文采用的是前者，利用三维制图软件3DMAX制作单体工程模型的立体图．GIS与VR技术相结合的土地整理规划增强了规划后虚拟场景的仿真性，方便决策者在整体上把握规划的合理性，提高土地整理规划结果的科学性．1研究方法与技术路线GIS与VR技术以其对各类信息的数字化、大容量的数据存储设备和高效人工智能的分收稿日期：2007-05．28资助项目：国家自然科学基金(40601073)；华中农业大学大学生科技创新基金(A06107)数学的实践与认识40卷析、处理能力，为科学的土地整理规划提供了丰富的信息、技术手段及

5、全面的服务支持，从而为国家和地方进行宏观决策提供科学依据．GIS技术通过利用RTK(载波相位差分技术)获取的空间数据建立数学模型，模拟地理特征的空间分布与时间过程，把地理要素时空分布的实测数据点之间的不足部分内插或预测出来【9J_利用研究区内的高程点，生成TIN(数字地形模型)表面，建立研究区DEM模型，实现研究区现状3D可视化，清楚、直观的了解整理区的概况，便于从整体上进行规划布局【10]．在规划过程中依据规划思想，遵循规划的目标、原则、标准，对土地利用方向、农田水利工程、道路工程、防护林工程等规划的重要方面进行结构调整，合理布局【11]．对规划后的场景利用VR技术进行模拟

6、，利用三维软件3DMAX建立3D单体工程模型，并将其作为3D符号导入ArcGIS中，将单体工程模型嵌入到规划后的DEM中，在ArcScene中调用这些3D模型，并在模拟场景中添加仿真的河流、道路等现实地物，实现规划后研究区的3D可视化【·引．技术路线如图1所示．采集数数字化利用土地整据及收处理_

7、-GI$建__-理规划．．利用VR判断规划集资料立现状后DEM技术建立的合理性DEM—_．规划后虚-—●及对规划拟场景进行调整lI罔三维图软件建立研究的3D单体薹程模型以完善—--l图1采用几何式虚拟环境的研究区土地整理规划技术路线图2研究区土地整理规划2．1研究区概况t赤壁片位于赤

8、壁市西北沿江滨河平原区，东邻腊里山村，西邻蒲洪公路，南邻松柏湖水库，北邻柳山村，地理位置范围在东经113。3555至113。3957”，北纬：29。4930至29。5209，包括赤壁镇的九毫堤村、东柳村、石头口村和柳山湖镇的吴家门村、团山村、易家堤村．根据中共中央国务院的有关“三农”问题的文件、国土资源部《关于改进国家投资土地开发整理项目入库管理的通知》(国土资发(2004)115号)和湖北省政府办公厅《关于印发<湖北省粮食主产区标准化基本农田建设规划>的通知》(鄂政办发~2004189号)等精神，国家