第 1 章 绪论
1.1 项目背景
随着城市化进程的不断发展,城市空间立开发与利用的程度的不断加深,特别是对土地在纵向上的开发利用程度不断深化,对地籍管理产生了很大影响,地籍要素属性、数量、空间关系和空间分布也越来越复杂,传统的二维地籍管理模式已经不能满足三维空间中重叠、交叉的宗地的管理,同时城市土地空间的立体化开发和利用,地表、地上和地下土地权属不统一的情况经常发生,道路上空的构筑物使用权无法表达,因此要突破传统地籍管理方式,创建三维地籍管理模式。通过三维地籍管理模式,解决三维空间宗地的权属界线关系,实现地表、地上、地下空间土地使用权可视化管理,提供三维空间模式的确权登记和决策信息,构建集土地审批、收储、批后监管和面向社会服务为一体的总体系统,达到精确管理土地所属权的三维特征,建成便于三维信息直观可视化表达、存储和管理的三维地籍数据库系统。长春市城区三维地籍数据库系统是服务和服从于全国第二次国土调查的总体目标,通过三维地籍数据库及有关工具和管理系统的建设,对业务数据进行查询、统计和分析,将分析结果在三维系统中展示,同时二维系统运行结果也可调用三维系统浏览,完全地实现二、三维数据的一体化管理和应用。同时能进行城市三维改造分析服务,测算改造区域拆迁成本、新区重建成本等,为降低城市改造成本,提高城市综合改造效率提供真实直观可靠科学依据。
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
荷兰是最早对三维地籍系统进行研究的国家之一,早在 2000 年的时候,荷兰的代夫特工程大学测量学院就以卡达斯特市为例,首次对三维地籍登记的可行性、必要性以及限制条件进行了全面的调研[4]。结果显示,卡达斯特市的多种建筑物涉及到三维情况,而就现有的二维地籍体系无法对这些三维体系进行准确的描述。所以,荷兰的代夫特工程大学测量学院就针对调查中体现出的各种三维地籍问题,提出了三种可能的解决方案:全三维地籍模型、混合模型、附加三维引用模型。在之后是四年,瑞典也。之后不久,以色列提出的地表以及非地表的三维地籍管理模式,也对更有效的利用地下和海底空间提供了解决方法[5]。
1.2.2 国内研究现状
最近一些年来,伴随着西方国家对三维地籍数据管理的不断深入研究,我国在三维地籍管理方面的研究也陆续开展起来。潘宝玉等人在 Map GIS 基础软件的平台上[6],建立了多维时态的城镇地籍信息系统,实现了对城市主体建筑物的空间分析、三维浏览和查询等功能。王履华等人[7],利用第二次土地调查农村土地利用数据库更新机制进行研究,为农村的地籍管理提出了相应的解决方案。总而言之,国内在三维地籍管理方面局限于技术探讨和理论研究,还未进行实际的应用和建设。当前对于三维地籍项目的研究大致可以分为三类:第一类是从法律与地籍所相关的问题开展,对三维地籍的含义、作用、需求、立法以及其他各个方面进行研究然所,鲜有技术应用等问题;第二类则是以应用技术的角度着手,对三维地籍模型和建模方式进行探讨,确没能应用实现系统化[8];第三类从现实的角度着手,建立了三维地籍管理系统,引入三维产权概念,建立三维权利实体,引导人们有效使用资源,优化资源配置[9]。
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第 2 章 地籍数据采集与处理
2.1 已有地籍数据应用
本系统中的三维地籍数据(界址点模型、界址线模型、界址面模型、界标物模型、宗地体模型)是在已有的长春市二维地籍数据基础上经过处理获得的。二维地籍数据库中的界址点用于建立界址点模型,二维地籍数据库中的界址点坐标即为界址点模型的几何中心。二维地籍数据库中的界址线用于建立界址线模型,其中界址线模型的 X、Y、Z 坐标与二维地籍数据库中的界址线保持一致。二维地籍数据库中的宗地数据用于建立宗地体模型,宗地体模型的平面范围与二维宗地的坐标范围相同,其高度依据二维宗地内建筑物的高度进行分级,从而构成封闭的多面体。
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2.2 界址模型
址点模型主要是依据界址点各参数所建立起来的球形体模型[11]。界址点模型主要是以目前现有的二维数据界址点坐标为基础,在 Arcgis 平台内以立体球体模型的符号展现出来的。球体的几何中心与界址点的空间位置完全重合,球体直径不依比例表示,大小为 0.3 米,界址点模型的颜色为 RGB(0,0,0)。界址点模型具有三维空间坐标,界址点高度信息存储在属性表里,用于确定界址点模型在三维空间里的位置,其空间的位置关系可分为地上、地表以及地下三种位置关系。界址线就是确定宗地所处范围边界线,界址线模型是根据界址线各参数所生成的模型。界址线模型是以现有的二维界址线数据为基础,在 Arcgis 平台里通过对界址线进行线宽和颜色的设置,实现其符号化展现,界址线的显示宽度不依比例表示,线宽 2 个像素宽度,界址线的颜色设置为 RGB(0,0,0)。界址线模型具有三维空间坐标,界址线的高度信息存储在属性表里,用于确定界址线模型的三维空间位置,包括水平方向和垂直方向的界址线模型,其空间位置关系分为地上、地表和地下连续位置关系。
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第 3 章 数据库建库...............20
3.1 数据库 Oracle 10g........20
3.2 Arc SDE 空间数据引擎..........20
3.3 数据概念模型的设计.....21
3.4 数据存储结构.........22
3.5 数据安全机制.........24
3.6 本章小结.........25
第 4 章 程序开发技术及平台应用.......26
4.1 系统架构.........26
4.2 系统开发模式.........26
4.3 Arcgis Engine 开发包.........27
4.4 二三维一体化.........2
4.5 三维宗地体自动生成.....28
4.6 三维模型的更新方式.....29
4.7 海量数据处理.........29
4.8 系统专用接口.........30
4.9 系统运行环境配置.........30
4.10 系统测试...............34
4.11 本章小结...............36
第 5 章 系统功能模块...........37
5.1 地籍管理功能.........37
5.2 常用功能.........49
5.3 摄像机巡航.............52
5.4 本章小结.........52
第 5 章 系统功能模块
5.1 地籍管理功能
二维地籍管理系统为三维地籍数据库系统提供高级分析功能,包括成本分析、统计分析等,通过二维地籍管理系统提供 Web Service 方式实现;依据接口所提供的参数由二维地籍管理系统分析完成后,将分析结果返回到三维地籍数据库系统中进行展示[50]。二维地籍数据与三维地籍数据库的系统联动,将三维地籍数据库控件嵌入至二维地籍管理系统中去,与二维地图形成双窗口,实现二维数据与三维数据的联动。二维地籍管理系统为三维地籍数据库系统提供二维矢量地图服务。二维矢量地图服务基于 Arcgis Server 统一发布,三维地籍数据库系统直接调用发布好的二维矢量地图服务,实现二维地籍数据与三维地籍数据库数据叠加展示。系统可以直接读取相应数据库,并按照一定的条件进行查询统计,并把统计的结果以柱状、饼状等方式直接叠加在三维场景中,用于直观的察看和分析,同时根据规划数据库结构形成标准统计报表进行输出[52]。
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结论
本文主要以长春市三维地籍数据库建库项目为背景,以数据库建立为切入点,在总结三维地籍数据库建立及应用的基础上,说明城市三维在现今的测绘学科内更加广范的得到应用方面,再次,长春市的三维地籍数据库项目能够更加好的为其他省市的相关三维项目起到了借鉴及推广作用。通过上述研究,主要取得以下成果:
1)地籍数据采集和处理使用航空摄影技术、激光 LiDAR 点云技术、倾斜摄影等多种方式生产模型,总结了城市三维建模的技术方法,将二维地籍数据库中的宗地数据用于建立宗地体模型,宗地体模型的平面范围与二维宗地的坐标范围相同,其高度依据二维宗地内建筑物的高度进行分级,从而构成封闭的多面体。为日后的城市三维地理信息系统建设提供技术参考。
2)建立三维地籍数据库三维地籍数据库建设主要基于 Arcgis 平台二次开发,建设长春市三维地籍数据库管理系统,系统通过对用户设置、权限管理、分组分级的岗位责任管理,实现了用户身份鉴定和权限控制的增删改查,按专业维护各自数据,按系统功能定制操作界面,按用户等级登录和访问不同的数据资源。
3)三维地籍数据库实现功能三维地籍数据库系统为二维地籍管理系统提供影像地图服务。二维地籍管理系统为三维地籍数据库系统提供高级分析功能,包括成本分析、统计分析、占地分析、动态监管等。
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参考文献(略)