基于三维gis的数字航道建设研究初探.doc

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1、基于三维GIS的数字航道建设研究初探【摘要】目的：分析3DGIS在数字航道建设中的可行性和重大意义。方法：文献综述。结果：通过初步研究认为基于3DGTS的数字航道建设在技术和理论上是可行的，对此研究意义重大。结论：研究表明，基于3DGIS的数字航道建设研究是未来此方面研究的热点趋势，我们要加深和拓宽相关方面研究。【关键词】三维GTS；数字航道；三维航道1研究背景和意义1998年1月，美国副总统戈尔提出了“数字地球”的概念。从此，数字地球的概念迅速传遍全球。为了提高我国内河航道管理的效能，使之更好地服务于内河航运经济发展，我国内河航道的建设者

2、和管理者提出了“数字航道”的概念［1］。“数字航道”是基于网络环境的、以数字信息为核心的航道信息体系［2］。就是通航水道电子航道图及航运相关信息的数字化，通过先进的网络技术、遥感遥测技术、地理信息系统、通讯、计算机模拟等多种技术对航道业务流程、各类航道信息变化进行实时动态监控管理。随着交通部、航道局等部门对“数字航道”的日益重视M，对虚拟航道、三维航道的要求也愈渐迫切。同时在实际航道应用中，对三维坏境中的应用和要求也较为迫切。虽然对3S技术在航道领域的研究和应用并不鲜见［4-7］,但在数字航道研究方面国内外仍处于起步发展阶段［8］,特别是对

3、三维GIS下的数字航道研究。因此，本文围绕三维数字航道，从GIS角度进行了初步探索。2国内外的研究现状2.1基于3S技术的数字永定河适普公司承担的“数字永定河”项冃为水利工程设计与管理、监督应用提供了先进的3S技术和全面的解决方案。其主要功能如下：①水利工程建筑物的管理。水利工程建筑物的管理是二维、二维GIS集成技术应用的一个重要方血，它能充分展现二维GIS的数据管理能力和三维可视化GIS在三维水工建模方面的能力。②地下水利工程可视化与水利工程细节的可视化。对地下水利工程建筑物（如泄洪洞）进行可视化和管理，在此基础上，可以进行剖面分析，实时

4、生成水利工程的断面图，进而可以查看水利工程的内部构造信息。2.2基于ENC水深数据生成三维地形的系统FugawiMarineENCTM是美国Fugawi公司开发的，用在个人电脑上供航海人员使用的软件。该软件拥有常用的航海功能，如航线设计，GPS接收，RADAR作业，海图作业等［9］。它可以支持多种格式的海图：C-MAP,S-57ENC甚至是普通的地图相片也支持。它能够在效果很好的二维环境下查看海图或地图。从三维环境中可以看清楚水深点，等深线，岸线等海图上的信息。另外利用鼠标、键盘或者游戏杆控制可以进行三维漫游，也可以在三维海图上进行GPS定

5、位。3GIS在数字航道领域的作用3.1数字航道对GTS系统的耍求(1)海量数据一体化管理。数字航道与空间位置信息是密切相关的,其航道综合数据库除了包括河床地形基本数据、水文资料数据、助航标志数据、跨河建筑物与过江管线数据、航道维护计划数据、基本建设丁•程数据、整治建筑物基本数据、工程船舶基本数据等多类型的数据。以外，海量的空间数据和三维影像数据也是数字航道综合数据库的重要组成部分。(2)支持网络化的分布式计算与集成。航道部门由于职能的不同分布于流域中的不同位置上，它们利用网络互联技术相互实现资源共享，这就要求GIS系统能够支持B/S、C/S

6、模式的多层分布式计算，支持Tnternet/Tntranet等国际标准。(3)二维GIS、三维GIS>webGIS与航道模型的无缝集成。作为二维GIS、WebGIS在航海领域的特殊应用，电子航道图系统要能够利用先进的计算机网络技术、数据通信技术和地理信息处理技术，实现水道测量管理、电子航道图生成、发布全过程的自动化、一体化和网络化。为通航船舶、各航运相关部门和企事业单位及时提供最新的电子航道图服务。3.2三维GIS的主要功能三维GIS除了具备二维GIS的传统功能以外，还具有如下独有的功能:(1)包容一、二维对象。三维GIS不仅要表达三维对象

7、，而且还要研究一、二维对象在三维空间屮的表达。三维空间中的一、二维对象与传统GIS二维空间中的一、二维对象在表达上是不一样的。传统的二维GTS是将一、二维对象垂直投影到二维平面上，存储它们投影结果的几何形态与相互间的位置关系。而三维Gls是将一、二维对象置于三维立体空间中考虑，存储的是它们真实的儿何位置与空间拓扑关系，这样表达的结果就能区分出一维、二维对象在垂直方向上的变化。（2）可视化2.5维、三维对象。三维GIS的首要特色是要能对2.5维、三维对象进行可视化表现。在建立和维护三维GIS的各个阶段屮，不论是对三维对象的输入、编辑、存储、管

8、理，还是对它们进行空间操作与分析或是输出结果，只要涉及到三维对象，就存在三维可视化问题。三维对象的几何建模与可视表达在三维GIS建设的整个过程中都是需要的，这是三维GIS的一项基