城市三维地图（共10篇）
城市三维地图 篇1
0 引言
随着城市化进程的不断推进, 城区低压客户数量不断增加, 目前, 宣城市城区低压客户从2003年的3万多户增长到2009年的近6万户, 但由于房屋买卖、出租, 城区街道改造和新建, 造成了客户实际信息与MIS中客户信息不一致的情况普遍存在, 给营销服务人员进行业务勘查、装表接电、抄表催费等现场服务工作带来较大的困扰。鉴于此, 公司特成立项目组, 着手在普通城市三维地图基础上, 结合供电行业营销业务需求进行二次开发。根据近年来公用变台区“线损四分”的档案资料, 将城区低压客户的地理信息与供电营销MIS系统的客户信息一一对应, 并定位在城市三维地图中, 在城市三维地图中完成对客户信息按不同需求的查询、检索、统计、导航等功能, 实现客户信息地图化、可视化、形象化和精确定位管理。
项目完成后, 系统实现的低压客户信息模糊查询和精确定位最大限度地满足了各级营销人员了解城区低压客户现场情况的需求, 为业务、电检、装接、催费、抢修等营销人员快速到达客户现场提供导航, 提高了办事效率和服务水平。
1 项目研制
1.1 方案概述
总体建设思路:以ALAMAP平台为基础, 通过应用扩展和优化升级来构建三维地图宣城电网终端设备管理系统。
总体设计思路:地图系统建设采用“2条主线、突出重点”的总体设计思路。2条主线指系统数据必须以2个纬度为基础, 一个是宣城地区基本测绘数据资料, 如道路信息、建筑信息、交通等;另一个是电网终端的信息数据元, 代表终端设备所属的属性要求, 比如空间地理位置、客户基本信息等。因此数据的收集要以这2条主线为基础进行。突出重点:重点是达到业务应用的地图化、可视化、形象化。
1.2 设计思路
在建成20km2宣城市区三维地图的基础上, 在.NET平台上运用API2.0接口进行二次开发, 根据“客户号-电表资产号-表箱号-变压器-实际地址”的对应关系, 实现城区公用变、电表箱、电表、低压客户信息与三维地图的地理信息相关联, 提供了地图、电表箱、客户、欠费等字段的模糊查询功能, 并支持表格导出, 实现低压客户的查询、统计、定位、导航。
1.3 系统结构设计
1.3.1 系统总体结构
系统所有的空间数据和非空间数据都集中存放在关系数据库SQL S e r v e r中, 系统通过I n t e r n e t Information Server与Web GIS Server和B/S结构连接。业务前台提供浏览、查询、数据分析、统计制表等功能, 供用户通过不同权限登录到网络上使用。业务后台提供数据更新编辑功能, 供系统维护员更新低压客户数据使用。
1.3.2 系统软件架构
系统软件可以分为4层:数据管理与服务层、应用服务器层、Web服务器层和客户应用层 (见图1) 。
(1) 数据管理与服务层:
主要基于SQL Sever数据库管理系统并提供数据管理与服务功能。
(2) 应用服务器和Web服务器层:
主要为系统提供应用逻辑服务。Web服务器主要基于Microsoft ISS 6.0构建, 采用ASP.NET开发, 应用服务器可以分为电子地图应用服务器和其他业务应用服务器。电子应用服务器与业务应用服务器可以通过Web Service集成, 如通过业务应用服务器取得得其他应用系统的数据服务。也可以通过ALAMAP提供的地图和API为其他应用系统提供服务, 将电子地图的服务集成到其他应用系统中。
电子地图应用服务器主要基于.NET框架, 应用组件采用C#开发, 客户应用层根据需要调用电子地图应用服务器的应用组件, 包括专题制图组件、网络分析组件、空间分析组件、数据关联与融合组件、公交换乘组件、数据检索与查询组件。
(3) 客户应用层:
主要基于Web浏览器, 根据系统的授权调用系统提供的服务, 各子系统在界面上采用统一的界面, 只是功能菜单或工具有所不同。
1.3.3 系统物理架构
系统共分五大功能模块, 如图2所示。
(1) Web站点功能平台:该平台实现展现给用户功能的平台, 是用户与系统交互的平台。
(2) 数据中心:是Web站点功能平台与后台数据交互的桥梁。在本系统中, 将数据中心独立开来, 是为以后可能存在的分布式部署提供支撑。
(3) API2.0:是地图应用开发的接口, 本系统与地图相关的操作, 都通过API2.0来完成。
(4) SQL Server2005:存储系统所需的各类数据。
(5) 信息数据编辑平台用于地图信息的编辑, 面向后台信息维护人员。
1.4 系统的二次开发
系统需要通过二次开发以实现一些后续功能。二次开发是基于以下几种对象提供功能的扩展而实现的, 对象包括:eCityMapProperty、eCityMapSpotData、eCityMapSign、eCityMapPlot。其中最主要的是eCityMapKernel, 它继承了页面元素iframe, 可以按照操作一般iframe的方法进行外观设计, 例如绑定样式表等。在创建eCityMapKernel对象后, 需要通过类eCityMapKernel.Body得到地图文档DOM对象。
1.5 系统实现的业务功能
1.5.1 地图查询功能
(1) 终端设备分布浏览:
系统可以提供所有电网终端设备信息的整体浏览, 也可以把不同级别的终端设备 (电表、电表箱、变压器) 按照不同级别显示, 还可以按照指定区域、指定级别进行显示。
(2) 终端设备空间地理位置精确浏览:
用户可以通过在地图上点击某一终端设备的标记来显示它的所有属性, 包括电表对应的客户号、客户名称、电话、本号、电表箱号、用电性质、线路编号、用电地址、配变编号、表计资产、表计型号、本期示度、倍率等。
(3) 终端设备属性查询:
用户可以根据电网终端设备的各种属性进行查询。系统可以将符合条件的终端自动在地图上显示出来。例如, 查询地址包含有“状元路”的客户, 在“客户搜索”窗口的“地址”子项输入“状元路”, 符合条件的客房便清晰地显示在地图上供具体查询。
(4) 终端设备信息模糊查询:
该部分功能可以实现对用户提供的特征字段进行模糊查询。例如, 客户输入“状元”, 便可以查询出所有包含“状元路、状元山庄、状元府”等处的终端设备的信息。
1.5.2 地图操作
系统提供全幅显示、地图放大、地图缩小、地图漫游、拉框放大、拉框缩小、测量距离、测量面积、清除高亮、前一视图、后一视图、地图列表、图层控制、加标注点、数据列表、便签发送、二三维地图转换以及地图打印等功能, 可以方便地对地图进行各种操作。
1.5.3 数据分析功能
与现有MIS系统导出的Excel数据进行比对, 提示不同项的内容, 并提醒管理员补充或更正。
1.5.4 系统后台维护功能
(1) 终端设备位置编辑功能:
系统管理人员可以在现有地理信息数据的基础上, 将相关终端设备的地理位置精确地标绘在地图上。当公用变等设备信息发生变化时, 系统管理人员可以简单、方便地在原有基础上对其进行新建、修改、删除等各种编辑。
(2) 终端设备属性编辑功能:
本部分功能可以实现对终端设备属性的编辑。系统管理人员可以在后台将终端设备的名称、地址、客户名称、客户电话等各种数据添加到属性中, 并对这些信息进行单个或批量进行修改、删除等各种编辑。
1.5.5 访问权限控制
系统建立了独立的用户权限管理系统。普通客户只拥有浏览基本信息的权限, 只有授权的内部用户才能访问不适宜对外公开的信息。
系统实现权限分级管理, 控制用户权限到地图一级, 用户必须被授予相应的权限才能访问数据库中的数据。用户权限系统实现用户账号申请、修改、管理、验证等功能, 主要包括:用户账号申请子系统、修改维护子系统、权限验证子系统等。
2 关键技术及创新点
2.1 关键技术
2.1.1 面向对象技术
面向对象技术在地理信息系统工程的应用中可以分为3个方法:面向对象程序设计 (Object Oriented Programming, OOP) 、面向对象分析 (Object Oriented Analysis, OOA) 和面向对象设计 (Object Oriented Designing, OOD) 。
地理信息系统几乎是和面向对象方法同时产生的。地理信息系统的基础就是在对地理事物和地理现象进行抽象表达的基础上, 完成特定领域的研究。利用面向对象方法观点, 地理信息系统所研究的现实世界本质上也是由一些对象以及对象的关系组成的。地理信息系统的空间对象就是从空间现象进行抽象和概括的结果。
2.1.2 关系数据库技术
当前GIS技术发展的最新趋势是采用关系数据库或对象关系数据库管理空间数据, 如ESRI的SDE和ArsSDE、Oracle的Spatial, 构成数据G I S服务器, 可以充分利用RDBMS数据管理的功能, 利用SQL语言对空间与非空间数据进行操作, 同时可以利用关系数据库的海量数据管理、事务处理、记录锁定、并发控制、数据仓库等功能, 使空间数据与非空间数据一体化集成, 实现了真正的C/S结构。
2.1.3 全组件式GIS与Internet GIS技术
GIS融入IT, 除了将空间数据交到关系数据库中进行管理以外, 开发客户端时, 还要考虑使用全组件式的GIS。全组件式GIS软件将GIS的功能从数据输入、编辑、处理 (建立拓扑关系) 、查询显示、分析 (拓扑迭加、网络分析、栅格分析、TIN) 和制图输出全部封装成组件, 可以根据用户需要, 自由定制操作方式和界面。用户可以将GIS组件和其他组件放在一起, 采用通用的开发平台, 而不再受GIS二次开发语言限制, 从而极大地方便了二次开发, 同时增强了二次开发的扩展能力。
2.2 创新点
(1) 在三维地图上集成了公用变台区、低压线路、电表箱、客户的信息, 方便各级营销人员查询、检索、统计, 创新了营销管理和服务手段。
(2) 客户信息的多种查询方法及导出功能拓展了95598和业务受理员与客户的沟通方式。
(3) 形象展示出公用变台区“线损四分”的成果, 公用变-电表箱-客户之间的关系一目了然。通过三维地图应用将公用变台区“线损四分”图纸扫描后链接到地图中, 使其实用价值得到进一步发挥, 业务、电检、装接、抄表、催费、抢修等营销人员通过地图链接很方便地共享“线损四分”的成果。
(4) 公用变压器、电表箱、客户位置的精确定位功能可以有效缩短抢修、电检、装接、勘查等工作人员到达现场的时间, 提高供电服务效率。
(5) 电费催收人员在上门催收电费时, 可以根据三维地图的查询欠费功能, 搜索责任区域的欠费客户并将其地址信息打印出来, 按顺序上门催费, 因此提高工作效率。
(6) 地图上建筑物、表箱照片嵌入功能可以督促年度用电检查计划和年度低压计量装置改造计划有效实施, 工作有的放矢, 稽查简单易行。
(7) 按照省公司规定抄表人员的抄表区域必须定期轮换, 在轮换时, 是由原抄表人带新抄表人现场指认第一个电表箱, 大致需要3～7天。现在根据地图的指引, 在抄表区域轮换时不必再到现场指认, 因此节省了大量的时间和精力。
3 结语
该系统拥有一个开放的管理平台和二次接口, 极大地方便了宣城供电公司的二次开发和应用需求扩展, 可以实现在三维地图上集成所有关于公用变、电表箱、客户的各种信息资料, 如:MIS系统内的资料、客户现场的表箱照片、建筑照片甚至周边360度影像, 变压器图纸、使用者的建议等, 极大地方便了营销人员的应用。
该系统于2009年12月在宣城供电公司投入试运行, 从试运行情况看, 系统功能全面, 稳定性好。系统的应用对实际工作的帮助和促进作用是明显的, 加快了营业厅和呼叫中心的业务受理速度, 提高了服务水平, 给各级营销人员一个全新的窗口了解现场实际情况, 提供管理和决策的参考平台, 为现场业务办理、故障抢修人员提供导航, 具有很大的实际应用价值。
摘要：通过分析某供电企业实施ERP系统前信息系统建设状况以及资产管理各个环节存在的问题, 明确了建设信息系统要实现资产全生命周期管理的目标, 并通过对ERP系统功能及其特点的讲述, 阐明了实施ERP系统实现资源共享带给企业资产全生命周期管理以及其他方面的收益。
关键词：ERP,资源共享,资产管理
城市三维地图 篇2
接下来制作所要显示的各个场景。点击“新场景”中的“世界地图”，添加一个新场景。选择这个场景，对图层进行重命名；位置处点“添加字段”，区域处选“城市”，点城市右侧向下箭头，选“城市”；高度处点“添加字段”，区域处选“销售”，点销售右侧向下箭头，选“平均”；类别处点“添加字段”，区域处选“城市”。最后，利用控制地球的按钮来调整数据地球的显示角度（图4）。
主场景设置完成后，设计显示各县区销售情况的分场景。点击“新场景”中的“世界地图”，选择新添加的场景，对图层进行重新命名；位置处点“添加字段”，区域处选“区县”，点击城市右侧向下箭头，选“县市”；高度处点“添加字段”，区域处选“销售”，点击销售右侧向下箭头，选“求和”；类别处点“添加字段”，区域处选“区县”；点击筛选器中的“添加筛选”，区域处选“城市”，勾选所需城市（如唐山）。同样需要调整数据地球的显示角度。
其他城市各县区销售情况的显示，可以点击工具栏上的“新场景”选择“复制 场景3”，设置方法同上，只是在筛选时要选择不同的城市。
三维地图:智“绘”武汉 篇3
2013年3月12日, 国家科技部批复了武汉市等多家城市作为智慧城市试点, 从而拉开了建设智慧城市的帷幕。据武汉市经信委巡视员李协军介绍, 作为数字城市向智慧城市飞跃的基础之一, 武汉市早就集中建设了数字武汉空间平台, 集成了全市空间信息资源, 实现了城市数字地图从二维向三维的技术提升。2013年7月, 武汉智慧时空云信息平台通过专家验收, 采用云计算、大数据、虚拟化等技术搭建总体框架, 实现了公有云和私有云的结合, 包括基础设施、服务平台层、数据层、软件服务层、时空数据库层等多个体系以及10多个应用平台, 包括应急、交通、反恐、防灾、国土资源规划等领域, 为智慧武汉提供了支撑服务。
三维数字地图发展迅速
“三维数字城市”是城市地理信息和其他城市信息结合并存储在计算机网络上, 能供远程用户访问的一个“虚拟城市”, “虚拟城市”采集的信息内容包括各栋大楼、湖泊、绿地、道路的三维全景外观。
“在数字武汉上看到的武汉与你现实中看到的基本没差别”, 据武汉市国土规划局信息中心总工程师彭明军介绍, 国内或外国游客来武汉, 可以把自己办事、观光的地点输入城市三维地图, 得到一个路线, 自助式完成在汉旅游。通过将城市时空信息数字化, 建立城市的三维虚拟环境, 对城市空间要素进行多维信息管理, 可以数字再现城市发展历史、展示城市发展形象和未来分阶段发展蓝图, 宣传城市旅游。同时, 通过辅助景区重点项目和重点工程的规划审批, 提高武汉景区规划决策的科学性和效率, 维护景区良好公共空间的可持续性建设, 提高建设项目与环境的适应性, 增强了项目的独特个性。比如武汉市在互联网上发布了“数字东湖”三维模型, 宣传景区环境与设施, 吸引旅游, 提升景区知名度, 对开展网上招商引资工作, 促进景区经济发展提供了一个数字化互动平台。
近年来, 武汉市国土规划局着力描绘智慧城市蓝图, 为“十二五”期间武汉实现跨越发展、促进幸福城市建设积极服务。据了解, 武汉市三维数字地图系统建设可归纳为“一套标准、两个平台、三项研究和四张图”。“一套标准”, 即三维数字地图系统建设的技术规程和三维模型建设标准。在三维模型建设标准的基础上, 编制完成并发布了国家行业技术标准《城市三维建模技术规范》, 该标准是全球首个实用的三维模型建设标准。“两个平台”, 即三维集成管理平台和三维决策支持系统。一个实现海量三维模型数据的集成管理;一个实现城市建设活动的三维再现。“三项研究”, 即关键技术研究、应用技术研究和运行机制研究。“四张图”即框架模型、基础模型、标准模型及精细模型。第一张图主要反映地形地貌, 由DEM、DOM、体块及地名数据库构成;第二张图是基础模型, 建筑分辨率在1.5~2.0米, 基本反映建筑外观, 主要用于表现城市基本现状;第三张图是标准模型, 建筑分辨率在1.0米左右, 主要表现城市重点地区和新建地区景观;第四张图是精细模型, 建筑分辨率为0.3~0.5米, 主要用于表现城市标志性建筑、历史建筑等。
目前, 武汉市已完成了8494平方公里市域框架模型和主城区525平方公里精细模型, 三环线内基本全覆盖, 并逐步向开发区、远城区延伸。同时, 还开展了城市重点区域、节点等地下空间三维模型建设工作, 实现了地上、地下空间三维模型的一体化管理。
为智慧城市提供空间数据服务
武汉市用了数年时间, 建立起服务于城市规划设计与审批, 城市建设和运营管理的二三维数字城市信息平台。利用平台有丰富的数据、直观的表达和开放性, 可以为相关的领域如应急方面、城市交通、网络化管理、数字林业、国土资源提供了空间数据服务。
三维地图是智能交通管理中最重要的基础, 智能交通系统的大部分信息都需要在地图中显示, 包括车道、街道设备、车辆 (加装车载定位装置或由监控摄像头拍摄) 的位置信息。三维地图可以将交通线路、周围环境甚至是驾驶员视角信息展现到交通管理部门或是车辆驾驶员处。管理部门可根据道路拥堵情况, 动态调节路口红绿灯变换时间、临时改变车道通行方向以减少道路使用的不平衡性, 满足交通需求, 并通知驾驶员各道路的拥堵情况、给予选路建议;车辆驾驶员可通过车载的道路状况显示装置获得实时路况信息, 合理安排道路选择。从而最大化发挥城市道路的使用能力, 提高通行效率。
三维地图也是现有导航地图最好的升级方向, 现有导航地图主要是平面地图, 配以文字说明, 但对于进入陌生地段的驾驶员, 由于地形不熟, 尤其是在道路复杂, 岔道密集的地区, 仅靠平面图像和文字说明往往找不到正确的道路。三维地图不仅显示道路信息, 还可以将沿线楼宇、交通指示装置或是特殊景物 (数目、山石等) 以立体图像的形式展现出来, 从而使驾驶员更容易通过这些道路环境的图像信息, 找到正确的道路。
据介绍, 武汉正在研制智能交通系统, 在实际应用中做对比实验:两辆车同时从东湖路出发, 目的地为汉阳国际博览中心, 两车行至长江大桥时, 遭遇车辆滞留。其中一辆车通过路口交通诱导屏得知前方车流量大, 采取绕行江城大道, 而另一辆车仍沿最短路线行驶。最后结果是绕行车辆率先到达目的地, 相比未绕道车, 虽然多行驶8公里, 但油耗相当, 并早到20分钟。另根据交管部门的科研数据显示:通过智能交通系统实施实时路况诱导, 车速普遍提升10%, 平均行车时间则下降近10%。智能交通在缓解道路拥塞, 提高车辆出行效率上有较好的应用结果。
武汉市城市规划信息中心主任李宗华介绍, 武汉市的三维数字城市建设及其应用已经初见成效, 但是三维数字城市技术还在不断发展, 还有许多关键技术有待突破。首先是软件平台问题, 既要满足大范围、大场景的海量数据管理的需要, 又要满足精细化、多样化的需求。其次, 是快速建模问题, 要研究一种简单、快速、高效的建模技术方法, 以适应三维数字城市快速建设和更新的需要。第三, 是三维分析工具问题, 要深化三维数字城市技术在各部门、各行业的应用, 就必须研究开发功能强大的三维分析工具。这些都需要在今后的工作中进行研究和攻关。
绘制城市奇幻地图 篇4
Eric Fischer绝对没想到他现在会这么受欢迎。
1年前，他是一名摄影师，爱好ASCII，并热衷科学技术。在闲暇之余，Eric会从F1ickr和Picasa上收集带有“地理标签”(Geotag)的照片。然后，他会使用OpenStreetMap提供的开放地图数据和一些软件，与照片信息相结合，绘制出美国一些城市的地图，然后上传到自己的相册里。他甚至还给自己倒腾的这项兴趣活儿起了个很标准化的名字：地理标签爱好者的世界地图(The Geotaggers'World Atlas)。迷幻得就像吐烟。
1年以后，Eric已经采集T80多万张照片，并制成Y-A球50个城市的矢量地图。在一些媒体和独立博客相继对此表示了浓厚的兴趣后，这些奇特的城市地图很快就被全球著名图片网站Flickr Blog频道相中，并随后以推荐的方式展现给了全世界范围内的访问者。
“看起来这成了我干过的所有事中，最受欢迎的一件。”Eric Fischer在自己博客上写道，“最让人高兴的一点是，当这一切发生的时候，我压根儿不在城里，而且上网条件也相当恶劣。”
Eric的这些城市地图图片乍一看让人莫名其妙：在一张巨大的城市地图上，4种颜色的线条密密麻麻地交织在一起，线条的粗细也各不相同，线条的形状则更为古怪一就像吸烟者饱抽一口后，对着空气吐出的烟雾形状。
“太奇妙了!这些线条看起来很性感，充满了迷幻的气息。”在北京任教的文学博士Richard看完后，像很多人_样提出疑问，“这是怎么做出来的?”
线条产生的秘密
生成这些奇幻地图的方法异常简单。
以Flickr上一名摄影师拍摄的北京系列组图为例：当他分别在天安门广场和后海拍摄了照片，调用相片里的Geotag信息，就能得知每张照片拍摄的经纬度坐标和各自的拍摄时间。通过计算，得到两张照片拍摄的时间差和经纬度距离，再用距离除以时间，就得到了平均速度，也就是摄影师从一个地点移动到另外一个地点的速度。不同的平均速度取值，则意味着拍摄者在两个地点之间的移动采用了不同交通方式。
照片中的颜色各异的线条不光把这些拍摄地点连接了起来，还对应了这些速度不同的运动方式。黑线表示步行，因为它代表的速度较慢；红线则可能表示骑自行车或者游艇，速度稍快；蓝色和绿色则代表了更高速的移动一摄影师完全有可能在高速公路上拍摄一组城市的照片。
一组图集中可能有上百张照片，每一组图集就能构成一条带有颜色的线。当把数以万计的摄影师，总计80多万张的图片以这样方式汇集起来，就形成了眼前的奇观。
都是中央集聚式城市
“这些地图选取了全球50个典型的中央聚集型城市，但是，像东京和洛杉矶这样的多中央区域的城市，因为少有人们上传这些空隙地带的照片，因此没做考虑。”Enc在Flickr上介绍道，“每张城市地图的尺寸规模都是15英里(24 14千米)乘15英里。照片数据都来自Flickr和Picasa公开的API(应用程序接口)。现在我还尝试在地图中区分，哪些照片是本地人拍摄的，哪些照片是旅行者拍摄的。”
在“点”版本的城市地图中，Eric开始了新的探索。他用蓝色的点标注本地拍摄者，用红色的点标注旅游拍摄者，对于那些一时无法区别的照片，则标注为黄色的点。
浓厚的色斑块同样明显地出现在了两个版本城市地图的相同位置处。因为不管是线条城市地图，还是斑点城市地图，这些色斑的意义都是显而易见：这是个摄影的好地方。而这两种城市地图绘制的理念。不仅给城市发展的研究人员带来了全新的思路，也勾勒出了一所城市内的某一特定人群的人文活动空间。
什么墨Geotag
(地理定位标签)?
简单地说，Geotag就是在照片中加入的拍摄地点精确经纬度数据的一段信息，该信息被集成在了照片文件中。而GoogleEarth便向用户提供了对该技术的应用一通过照片中的GPS信息，在地图上有确定位拍摄地点，使用者可以在目标区域发现诸多不同角度拍摄的照片，达到足不出户遍观全球的效果。
Geotag的革命
Eric采用了来自Flickr和Picasa公开的照片库。它们作为全球最大的图片储存和分享平台，拥有大量的图片素材，其宣布支持Geotag，将对两个行业产生不可忽视的影响：
1图片库行业：媒体编辑们将可以借助Flickr和Picasa的Geotag来找到精确到经纬度的Creative Commons版权图片，这直接意味着传统商业图片库收入的锐减。
校园三维资讯地图的研究与开发 篇5
关键词：数字地图,三维技术,资讯系统,信息发布
1 引言
1.1 概述
数字化校园是我国高校信息化建设的重要组成部分, 校园资讯服务是数字化校园应该提供的最基本信息服务之一, 有助于教师和学生及时的了解学校各方面的动态。现有的校园资讯服务平台主要采用文字承载资讯的内容, 按照时间顺序以列表的形式展示给用户, 供用户选择浏览。这种列表形式单调乏味, 不能使用户快速关联资讯的地点等要素, 不便于用户对资讯信息的检索与定位。将资讯发布与虚拟现实技术结合, 三维资讯地图不仅以更加直观、真实的方式向用户展示校园的面貌, 同时方便用户浏览相关新闻资讯, 将大大提升三维地图的实现性与交互性。
1.2 国内外研究发展现状
近年来, 美国大学虚拟校园的建设涉及到了教务科研、图书馆网络、学校管理和学生日常生活各个方面, 取得的成绩有目共睹。此外, 瑞士联邦政府早2000到2003年间以特别财政补贴方式, 为州立大学拨款3000万元瑞郎, 鼓励在高等教育领域进行信息化建设, 建立“瑞士虚拟校园”。澳大利亚的墨尔本大学、加拿人的多伦多大学等都有了较为完善的三维校园系统。
我国和一些发达国家相比, 虽然三维地图、虚拟校园技术还有一定的差距, 但这已引起政府有关部门和研究者们的重视。国内一些重点院校已积极投入这一领域的研究工作。北京航空航天大学研究的“分布式虚拟现实应用系统开发与支撑平台”获2002年国家科技进步二等奖。2010年以来, 清华大学、上海外国语大学、哈尔滨工业大学等高校相继发布了校园三维地图、虚拟漫游系统。
限制于数据格式、环境兼容问题, 以及网络数据传输速率不足的原因, 已有的大部分校园三维地图的功能集中于地理查询、实景浏览以及导航漫游, 与用户的主动交互性并不好。对于校园中建筑的介绍或是过于简单、内容死板, 或是一成不变, 缺少更新, 极大程度降低了校园三维地图的实用性。
1.3 研究意义及作用
从我国高校三维地图研究现状来看, 将三维地图平台应用于信息发布、交流层面所作的研究较少, 仍处于起步阶段。随着网络的普及和信息技术的发展成熟, 用户对信息获取要求、信息筛选标准也越来越高。其中, 高校学生在对新闻、资讯等数字化信息进行浏览时, 特别不满于连篇累牍的文字堆积, 希望得到一种资源呈现真实性、关联感都更强的形式, 并且能够自主发表信息进行交流互动。
构建一个三维的、能实时交互的现实生活中的校园的虚拟三维场景, 有着广泛的应用和发展前景。校园三维资讯地图提供一种崭新的新闻检索模式与用户体验, 最大程度体现虚拟现实的交互性, 用户自主发布地点信息极大提高资源整合的时效性与吸引力。
1.4 研究内容
研究一个资讯系统, 该系统依托三维的虚拟校园模型, 有机地结合资源整合系统, 构建了一个具有沉浸感的虚拟环境。该虚拟环境是一个人机交互系统, 能够以校园模型中的地点为标签, 发布即时资讯和新闻, 促进用户信息交流。校园三维资讯地图能够将校园各类资讯精确直观地即时呈现在三维校园模型的对应地点上, 也能使用户通过各类网络平台, 在拟真的校园环境中进行交流。
1.5 技术路线
项目将采用的软件环境以及技术路线如下图
2 校园三维资讯地图总体设计
2.1 系统需求分析
本系统不仅目标于展示校园地理信息的综合平台, 实现校园的实景浏览, 更重要的是实现了与校园综合信息的无缝连接, 例如教务、学生、楼宇等信息的整合。一方面用户可进行已有信息的查阅, 另一方面注册用户可自行根据地点坐标执行信息发布, 并与其他用户在线交流。本系统的主要功能如下:
(1) 校园立体三维地图 (2) 校园地理信息查询及景观浏览 (3) 校园新闻资讯发布 (4) 用户发布信息及在线交流 (5) 地图与信息的即时更新
2.2 系统功能划分
本系统研究一个校园三维资讯发布系统, 基于三维立体的虚拟校园模型, 结合资源整合系统, 可以以模型中的地点为标签, 完成信息的发布与交流。三维模型为全息模型, 可以实现放大缩小、无缝接轨、平滑移动。信息存储于动态数据库中, 可实现即时更新与交互。具体包括三大系统的建立:
(1) 建立校园三维模型 (2) 建立资讯管理系统 (3) 有机融合校园三维模型和资讯服务系统
项目中具体功能实现细节及模块设计将在详细设计阶段论述。
3 校园三维资讯地图的详细设计与实现
3.1 校园三维模型建立
3.1.1 底图预处理
整个校园模型建立在真实校园的底图上, 项目采用基于卫星地图以及数字化地图的三维建模。地理地图是华中师范大学数字化地形图, 以及从Google Earth影像上提取的华中师范大学遥感影像。
3.1.2 模型制作过程
通过档案馆、学校基建处网站以及Google地图查询建筑物的长宽和高度, 利用比例尺计算相对长度, 将其作为对建筑实体几何建模的高度基准。按照数据, 使用长方体工具建立楼体大致模型, 并根据需要设置长宽高的分段数, 便于后期制作细节。将模型转换成可编辑多边形, 在面层级下使用挤压、切角等操作, 配合在点层级、线层级下的移动、缩放等操作调整出建筑物的大致形状。为了尽量减少内存占用, 门窗等细节在模型上省略, 通过后期纹理贴图实现。
3.1.3 纹理处理
利用数码相机实地拍摄或网上下载图取得纹理源素材, 在拍摄时尽量选用三脚架以便获取扭曲度更小的纹理。用Photoshop软件进行处理, 纹理采集中无法避免“近景遮挡远景”这一情况, 但墙面纹理具有大量的重复图案, 因此可以利用PS中“仿制图章”等工具对墙面纹理进行, 提取基本纹理并重复消除遮挡。纹理的修正工作还包括光线色彩的修正, 修补破损分割图像, 纹理大小的调整。
为了方便纹理处理和后期贴图, 纹理贴图皆选择单面墙角度。在3D MAX中贴图时, 普通墙面选择blinn材质球默认设置, 玻璃材质则将高光部分数值调高, 反射值加大, 无反射材质则选择surface材质球。在面层级下对模型进行单面贴图。由于三维模型最终要导入VRP编辑器当中, 这要求事先对纹理进行烘焙处理, 讲分面贴的纹理展开渲染成为整片的纹理贴图。给完成纹理贴图的模型增加UVW贴图修改器, 选取长方体形式, 以使材质UV贴合模型形状。再给模型添加展开UVW修改器, 选择渲染-渲染到纹理, 烘焙材质。保存当前UV, 新建材质球给模型添加烘焙出的贴图, 再次添加展开UVW修改器, 加载UV。
3.1.4 修改校园模型
将建立好的建筑物模型按照底图添加到地形模型上面, 按照实际情况调整高度。使用面片和透明贴图建立简单的树木模型。为了方便模型的制作, 使用3D MAX的第三方树木插件制作校园中的树木。在插件中将内置树木替换为制作好的树木模型, 适当调整模型大小和旋转的随机值, 使生成的树木错落有致, 更接近真实情况。在地形栏中加载校园地形, 以使生成的树木能够贴合地形。设置树木数量, 注意, 为了避免模型加载时过多占用内存运算, 树木不宜设置过多, 点击生成按钮。调整或删除与建筑物模型发生交叉的树木模型。给3D MAX添加3D MAX TO VRP插件, 生成转换接口。将校园模型转换为场景文件导入VRP中。
3.2 搭建资讯数据库
校园三维资讯地图的设计和使用涉及到了包括地理、房屋、用户以及即时资讯等大量的信息, 为了对所有的数据进行有效的统筹管理, 必须对该系统的功能模块进行合理清晰的划分。以三维校园资讯地图用户为中心, 从该系统的实用性出发去分析三维校园资讯地图拟提供的功能, 可以得出两个基本点, 导航和资讯。前者用户利用导航系统可以快速定位到目的地。后者是通过用户界面可以进行信息的发布以及实时资讯的获取。
在对系统用户需求所作调查与分析的基础上, 将用户需求划分为登录系统、信息管理系统、以及数据库管理系统三大功能系统, 并且将信息系统划分为信息发布、信息查询、导航三个主要功能模块。用户通过登录系统进入到场景中进行活动、操作、信息发布或获取, 并且通过实时监控将用户相关信息记录在数据库内;管理员通过操作数据库数据内容对用户可以获取的信息进行控制。如用户可以在操作界面中获取到管理员发布的通知、活动、新闻等信息。
其中, 数据库管理系统又是三大功能系统的核心, 起到联系各个系统、协调系统间信息交流、保证系统间信息畅通的功能。校园三维资讯地图系统的数据库功能设计分为了5个部分。包括 (1) 用户登录系统。用户名、用户口令等。 (2) 信息发布模块。如后台信息发布、定点信息发布、公共聊天室等。 (3) 信息查询模块。建筑物固有信息、多媒体信息、通讯信息等。 (4) 导航模块。包括列表导航、定点查询导航、导航图导航等。 (5) 数据库管理系统。用于对信息进行读取、存储和管理, 视频等连接地址。
明确了资讯数据库的功能划分后, 下一步就进行数据的主要表的设计。根据每一个模块具有的特性设置数据库基本字段。每个字段由若干按照某种界限划分的相同数据类型的数据项组成。在每一个记录包含这行中所有字段的信息。就像在建筑固有信息数据库中记录下包括建筑的名称、路段、三维坐标等全部的信息。
建立了单个表以后, 为了提高数据的利用效率以及基于用户需求差异性而要求的获得更加准确的字段值, 经常在多个表中进行交互式查询, 即通过在数据库的规范化中, 将多个表用SQL语句连接起来或者把一个表投影分解成多个符合更高级范式的表。同时, 出于对数据库的安全性的考虑, 为了保护数据库信息, 并防止不合法的使用所造成的数据泄露、更改或破坏, 对不同用户角色对于服务器的访问范围进行控制。在设计数据库的时候对普通用户和管理员开放不同的管理权限, 并结合用户口令等措施保护数据安全。
3.3 VRP中整合三维模型与数据库系统
VRP11是国内第一款自主研发的虚拟现实软件, 特点是适用性强、高度可视化。采用该软件, 一个重要原因正是参与项目的制作人员有比较良好的3DMAX建模和渲染基础, 利用VR-PLATFORM平台提供的多个接口模块功能可以便捷的实现虚拟场景构建。
城市三维地图 篇6
1 三维地图可视化特点
1.1 三维地图的显示特点
地图是根据一定的数学法则, 将自然地理的自然现象和社会现象通过概括和取舍用符号缩绘在平面上的图形。电子地图则是以地图数据库为基础, 在适当尺寸的屏幕上按照一定比例显示的地图。而三维电子地图就是以三维电子地图数据库为基础, 按照一定比例对现实世界或其中一部分的一个或多个方面的三维、抽象的描述 (或综合) , 其象形性、功能性远强于二维电子地图。三维电子地图是利用虚拟现实技术建立的城市三维模型, 它运用多媒体技术和三维可视化技术将图形、图像、文字、数据、声音等纳入统一的窗口系统下管理, 使其具有虚拟、动态、交互和网络特征。三维地图超出了传统的地理信息符号化、空间信息水平化的状态, 进入了动态、多维、可交互的地图条件下, 通过直观的方式模拟人的地理空间认知方式以及进行各种空间地理分析的阶段。
1.2 三维地图符号设计特点
在进行三维数字景观可视化时, 视觉变量是构成三维地图符号的基本要素。由于三维数字景观图的可视环境以及显示方式明显不同于以纸张为介质的平面地图, 也不同于二维的数字地图, 故三维地图符号的视觉变量与二维地图符号的视觉变量存在差异, 由状态、动态变化和操作3个方面的视觉变量组成。状态方面的变量与平面地图的静态视觉变量类似, 然而, 由于表达手段、技术的不同, 变量描述与传统静态视觉变量也略有差异。根据三维地图的特点, 三维符号的视觉变量也有形状、尺寸、间距、方向和位置, 只不过形状、尺寸、间距、方向和位置扩至三维空间, 主要包括形状、尺寸、色彩、亮度、纹理、空间造型等6个方面的变量。三维符号纹理色彩视觉度量也变得更丰富, 不仅存在着透明度的变化, 同时还有动画纹理, 镜面反射等效果。符号的视觉参量应与所表达的内容相关。设计符号时, 一般应尽可能地保留 (甚至夸张) 地物的形象特征, 包括外观、纹理、颜色等, 让用户看到符号马上就可以联想到地物本身。
2 三维地图符号设计
2.1 三维地图符号设计原则
“地图符号是符号的子集, 它具有可视性 (指实地图) , 它用一种物质的对象代替一个抽象的概念, 以一种易为心灵所了解和便于记忆的形式, 把制图对象概念呈现在地图上, 从而使人们产生深刻的印象”。三维符号实际上也是对制图对象的抽象, 只不过抽象方式有了很大地改进, 是使用计算机的三维虚拟技术来表达, 表达的模式上更逼真。同时, 也可传递更多过去二维符号无法表达的信息。所以三维符号也属于地图符号的范围, 是地图符号的补充和发展。三维符号是地图符号的子集, 同样遵从地图符号设计的原则, 并有新的特点如下。
(1) 直观逼真的表示形式。
三维符号所强调的逼真可以几乎不用图例, 使用实物的照片作为纹理, 一目了然, 使没用过地图的人能理解地图的内容, 因此场景的设计应以清晰为衡量标准。在三维地图可视化中, 如果采用颜色来识别地物, 色调少一些则能保证场景清晰, 不至于杂乱无章。
(2) 融合大容量的复杂信息。
二维地图符号反映的都是空间物体的平面位置, 其高程信息只是其中的一个属性值, 并不能被直观地反映出来。而三维符号许多数据在计算机中存储的是三维 (X, Y, Z) 信息, 符号的计算处理由二维转向三维。符号的高程信息被直观反映出来, 给读者更加直观地空间感受。增加了高程信息以及详细的数字描述信息, 无疑在数据存储和处理方面以及符号化都要更为复杂, 在设计符号时要将信息的复杂性考虑其中。
(3) 符合多角度、多尺度显示的要求。
三维符号数据在计算机中存储的是三维坐标, 而显示给用户的是在计算机屏幕上的二维投影, 随着观察角度、投影方式的不同, 三维符号在屏幕上投影是变化的, 更有利于增强人们对符号所表达的客观对象的立体认知。采用LOD表达多尺度的地物。在三维地图中, 由于视点与物体的距离可以动态调节, 因此, 三维符号设计时, 应采用具有不同细节水平的一系列符号来描述目标地物, 这样才能保证在任何角度, 用户所观察到的都是清晰的三维地图。
(4) 体现要素之间逻辑性。
由于三维地图是以电子为介质, 在符号的尺寸设计中, 要考虑到电子地图环境下符号需要缩放这一特性。符号的各个组成图元比例要协调, 保证符号缩放时不产生变形、不互相压盖, 以免影响地图阅读。符号的视觉感受与所表达内容逻辑上应保持一致。相互联系的要素之间, 其尺寸大小设计要保持统一协调。从而符合人们对地图表现手法的认识。
2.2 三维地图符号的构图规律
地图符号的构图就是按照一定的原则与规律将构图元素 (视觉变量) 组合成地图符号, 而所谓的原则就是要遵循易读、易理解及视觉感受的一般规律, 作为三维符号的构图规律, 在构图原则上通过直接视觉仿真技术以达到易读、易理解的目的。
(1) 点状符号构图原则。
二维点状符号点状视觉变量由形状、尺寸、色彩构成。作为三维点状符号, 可通常由三维空间数据模型构成, 三维空间数据模型包括了形状、尺寸, 通常采用基于表面模型的实体模型, 而表面实体模型的表面材质反映色彩的变化。通常一个三维符号由一个实体表面模型构成。
(2) 线状符号构图原则。
二维线状符号视觉变量由形状、尺寸、色彩和图案构成。线状三维符号的形状、尺寸可由三维线模型和三维实体模型构成, 如高压输电线应用三维线模型表示比较合适, 三维线模型无论放多远视觉上总是能体现, 但高压输电线用很窄的实体模型表示也是可以的, 因为现实中, 高压输电线在很远处也是看不见的。线状三维符号在图案上可用一定重复的纹理模拟现实中线状地物, 也可用线状排列的实体模型来表示。
(3) 面状符号构图原则。
二维面状符号视觉变量由形状、尺寸、色彩和图案及纹理构成。面状三维符号的形状、尺寸可由单个三维实体模型构成, 构成面状三维符号的图案可用真实纹理, 也可用面状排列的实体模型来表示, 如图1是面状符号森林的构图实例, 地面用草地纹理且图中增加了随机宽、高和颜色。颜色、纹理是区分面积性质的较好方法, 当然也可通过空间造型 (构成面积的元素在形状、空间布局等方面) 的差异来表达。在表现各类现象的渐进性和渗透性时, 甚至可通过色彩的渐变来表示。
3 三维地图符号设计的实践
目前有关二维符号的研究和实现方法已经比较成熟, 计算机三维技术由于难度大, 而制作三维符号需要许多算法和许多辅助工具, 在算法上和表达上总有不完美之处, 所以现在许多建模软件没有采用符号自动建模或自动建模用的很少。目前比较通用的建模软件有国外的, 如3DMAX, MultiGen等。国内也出现了类似的产品, 如灵图公司的VRMap、适普公司的IMAGIS等。
二维符号按空间分布规律可分为点、线、面, 所以将3维专题符号也可分成面状、线状和点状符号, 依据细节层次模型 (LOD) 和符号图形变换, 利用VC++的OpenGL函数对数字地图三维专题符号分别进行了实现。
3.1 三维地图线状、面状符号的实现
线状要素用来表达呈线状分布的现象, 如道路、单线河流等。简单的线状符号可以进行简单剖分, 在DEM上实现无缝叠加。带有宽度的线状符号, 如带有宽度的河流、道路其在空间分布上具有带状特征, 可将其作为面状符号处理。
面状符号用来表达呈面状分布 (连续或离散) 于一定范围的现象, 如湖泊、植被分布等。实现方法为利用DEM贴加纹理, 如在三维环境中, 道路可利用不同的颜色或表面纹理 (如水泥、沥青、沙石) 以及道路参数 (如宽度、车道数、车道线色等) 来反映不同级别道路的性质和特征, 这既能够给读者一种真实的感觉, 又能反映道路的性质及等级等信息。
3.2 三维地图点状符号的实现
点状符号以符号个体为表示对象的整体, 因此, 形状参量是表现其性质差别最主要的因素。由于三维场景的直观性, 用户一般可根据三维符号直接确定其用途。当然, 在不能根据其形状建立与事物的直接形象联系时, 可通过颜色或纹理来表现。实现过程可以利用3 D M A X建模, 然后用V C++调用, 构建了3DS数据转换为OpenGL调用的数据模型及在OpenGL环境中的绘图, 实现3DS与OpenGL的交互。通过3DMAX建立的3 D S的数据模型, 而后在V C++中利用OpenGL将模型数据真实地绘制出来是个较为困难的过程。
4 二维符号在三维地图中的应用
二维地图符号系统作为成熟的地图表达方式在三维可视化环境中仍然具有用武之地。二维地图符号系统有其自身的特点和优势:经过长时间的发展, 其体系成熟, 易于认知, 在电子地图系统中易于实现。目前地图符号主要是以二维的符号为主, 三维地图符号的使用十分有限, 多限于球状符号、饼状符号、立体直方图符号等简单的几何三维专题符号。
在二维电子地图中这些具有成熟体系的, 设计精美的专题符号系统不妨直接在三维可视化中应用。二维符号在三维可视化环境中的应用具有与在二维可视化环境中不同的特点。三维可视化环境一个很重要的特点就是仿真, 要尽可能地从感官上感受真实环境。
5 结语
三维符号是现代地图学理论、计算机理论和虚拟现实技术的结合。在地图学理论、计算机软件和硬件技术的支持下, 三维符号的理论与实现方法作为一个新的研究领域取得了一定进展。本文只是从理论研究的角度而言, 作了简单的描述, 没有作深刻的探讨。作为地图符号学的发展, 三维符号的设计应符合地图学的构图规律, 以及地图信息的传输理论。三维符号的主要特点是它的仿真效果, 视觉在其中起着关键作用。无论是三维符号的实体模型, 还是三维符号的模型的分布规律, 视觉效果是衡量设计结果的唯一标准。因此三维符号也是通过视觉的仿真效果, 达到地图符号传输制图信息的过程。
摘要：本文基于笔者从事三维地图制图的相关工作经验, 以三维地图符号设计为研究对象, 分析了三维地图符号设计的原则、探讨了三维地图符号设计的具体实现过程, 给出了其应用方向, 全文是笔者长期工作实践基础上的理论升华, 相信对从事相关工作的同行有着重要的参考价值和借鉴意义。
关键词：地图,三维,符号,设计
参考文献
[1]蔡畅, 崔铁军, 孙萍.3维地图及其设计:对地图学理论的贡献[J].地理信息世界, 2010 (1) .
城市地图册 篇7
地图册具有这样一种品质:它能披露尚未形成、尚无名称的城市形态。这里有一座像阿姆斯特丹的城市, 朝北的半圆形, 一条条呈通信圆状分布的运河, 吸引着一些王子、皇帝和豪门绅士;这里有一座城市, 样子像约克, 建于荒野高地, 围有城墙, 筑有许多高塔;这里还有一座城市, 样子像阿姆斯特丹又名纽约 (新约克) , 椭圆形岛屿位于两条河之间, 密密麻麻挤满玻璃和钢铁的高楼大厦, 除百老汇以外, 所有街道都像运河一样笔直。
形式的清单是永无穷尽的:只要每种形式还没有找到自己的一座城市, 新的城市就会不断产生。一旦各种形式穷尽了它们的变化, 城市的末日就开始了。地图册的最后几页撒满了一些无始无终的网络, 像洛杉矶形状的城市, 像京都和大阪形状的城市, 不成形状的城市。
城市三维地图 篇8
空间塑造与空间组织一直是规划设计学科所关注的核心问题。体验性景观理论认为人类体验拥有空间维度[1],环境的空间特征可以对使用者的体验产生积极或消极影响。建成环境的空间特征可以从两个层面探讨,包括单一空间的空间特征与多个空间之间的组织关系。多种认知模型与测量指标已应用到测量空间特征与空间组织关系的研究中,主要包括单一空间的空间特征测度、空间序列理论与空间句法理论(图1)。这3部分理论从关注空间个体扩展到空间网络,从定性描述到定量测量,不断发展。
1.1 单一空间的空间特征
单一物质空间被两种物体所限定,包括围绕着单一空间的物体,以及存在于单一空间内的物体[2]。对于建筑空间,Ching[3]提出空间限定的元素有两种,包括水平元素与垂直元素。这些元素的形态限定了空间的边界,能影响使用者对空间的感知。对于城市街道,研究者应用一系列指标度量街道尺度,例如建筑高度与街道宽度比例,街道边界与建筑的平均距离等[4]。Lynch[5]强调从主观认知维度理解城市设计要素,并应用空间形态区别不同要素。例如,边界(Edges)元素主要指线性空间,如围墙与河流;而地区(District)则指沿两个维度延伸的空间,如城市中心区和社区。在量化城市设计品质的过程中,Ewing等[6]应用围合度(Enclosure)与人性化尺度(Human Scale)两个指标测量城市设计要素的空间特征。围合度指的是城市公共空间被周围的建筑,墙体,街道以及其它要素在视觉上限定的程度,通常用是否有沿街建筑,街道纵向与横向的视线是否被阻隔,以及视野中天空所占比例等指标来测量。对于自然环境,Kaplan等[7]发现空间的开敞度与空间限定方式是影响使用者喜爱度的最重要因素。开敞的,并且有明确限定的空间,例如四边有树木种植的开敞草坪,最受喜爱。以上研究大多在定性层面讨论单一空间的空间特征,缺乏定量思考。
1.2 空间序列理论
规划设计领域非常强调建成环境的空间序列,节奏鲜明的空间序列被设计师所推崇[8,9,10]。在建筑以及室外环境中,空间序列往往围绕人流路线来组织。中国古典园林中有4种空间序列,包括环形,串联式,辐射式,以及上述3种序列的组合[8]。刘滨谊等[9]认为在景观空间序列中需要考虑空间变化、时间变化与情感变化三个方面,并强调空间的旷奥对比。对于其它类型空间,博物馆建筑的空间序列应具有连续性,等级性,节奏感与引导性[11];公园中的活动空间也应按照功能与兼容性布局[12]。为了避免干扰,安静活动空间与动态活动空间应分开布局,中间用过渡性空间连接。空间序列理论侧重在定性层面与局部层面思考空间的组织关系,尤其是相邻空间的关系,但缺乏定量层面与总体层面上的思考。
1.3 空间句法理论
空间句法理论尝试在全局层面与定量层面描述空间的组织关系。基于图形理论[13],Hillier等[14]在《空间的社会逻辑》一书中首次提出了空间句法理论。受到空间所蕴含的社会意义的启发,这一理论强调空间之间的拓扑关系(Topological Relationships),并认为空间是遵循一定组织关系(Configuration)逻辑的离散系统。空间组织关系在此指一系列独立关系的总和,其中每一个独立关系都是由特定要素与系统内其它所有要素的关系决定的[15]。两个独立空间的联结关系有两种,包括相邻关系(Adjacency)与连通关系(Permeability)。空间句法理论认为视线是影响使用者人流与体验的重要因素,基于此观点,提出了用轴线地图(Axial Line Map)与凸边形地图(Convex Map)两种方法表达与抽象空间的组成[16,17,18](图2)。Hillier等[14]认为空间可以被想象成线与珠组成的序列(string-bead consequences);线指的是空间在一个维度的延伸,而珠则指空间在两个维度的延伸。
2 空间句法理论相关测量指标
生成凸边形地图与轴线地图后,绘制关系图解(Justified Graph)来说明空间的组织关系。关系图解用点表达独立空间,用连接两个点的直线表达它们之间的连通关系(图3)。首先,需要选取一个基点空间,作为研究空间组织关系的起点,并将其画在图解的最下方。在图例的建筑平面中,房间1与房间3分别被选作基点空间。直接与基点空间相连的空间被画在了基点空间之上,用圆圈表示。从基点空间出发连接这些空间的线代表着相通关系。这些空间离基点空间有“一步”的距离。在例子中,房间1与房间2和房间9直接相连,因此房间2与房间9离房间1有“一步”的距离。相似的,与“一步”空间直接相连的其它空间被画在了“一步”空间之上,它们之间的连线表示空间之间的连通。例如,房间3与房间2相连,因此,房间3被画在了房间2之上。这些空间离基点空间有“两步”的距离。也就是,从房间3出发,必须先经过房间2才能到达房间1,因此,房间3距离房间1有两步的距离。基于上述空间组织关系的抽象表达方式,学者们提出了一系列概念与指标用于量化空间的组织关系特征,包括步深度(Depth)、连接度(Connectivity)、控制度(Control)和整合度(Integration)等(表1)。
图2凸边形地图与轴线地图(2a:抽象建筑空间的凸边形地图分析(不同颜色表示相关测量指标的数值不同);2b:抽象街道空间的轴线地图分析(不同颜色表示相关测量指标的数值不同))
图3示例建筑平面的关系图解(3a:示例建筑平面图;3b:各房间之间的连通关系;3c:连通关系图解)
3 空间句法理论在测量城市公园空间组织关系中的应用
空间句法理论已被大量应用于建筑与城市规划领域的相关研究中[19、20],也为城市公园的空间组织分析提供了有效工具[21]。学者们认为城市路网的空间组织关系(Configuration)是影响人流的主要因素[22]。高整合度与高控制度的城市街道与大规模步行行为相关,包括游憩散步行为[23],步行人流量[22、24-26]等。基于空间组织关系与人流量的相关关系,空间句法理论可以应用到城市公园空间组织关系分析及人流量预测的研究中(表2)。
4 城市公园空间组织关系分析实例
4.1 研究场地与范围
本文的研究场地为上海市黄兴公园。黄兴公园座落于上海市杨浦区,占地面积为39.85ha,维护良好,有大量游客前往使用。城市公园主要由两种不同类别的空间组成,包括允许游人进入与使用的空间,例如活动场地与园路,以及不鼓励游人使用的空间,例如灌木与水体等。大多数情况下,游人在活动场地与园边的边界内进行活动,很少进入灌木区域,因此,本研究的研究范围限于游人能够进入的活动场地与园路。
4.2 凸边形地图与轴线地图的生成
本研究在公园总体层面考察公园空间组织关系特征,在凸边形地图的生成中,首先将公园空间分成活动场地与园路两种类别,并划分单元空间[21](图4)。对于场地,按其固有边界及设计意图划分单元空间,例如场地间高差与铺地变换等。中间没有交叉口的园路路段被被视为一个独立的单元空间。因为在这一路段上,游人只能按照园路的方向前行,没有其它选择。在轴线地图的生成中,轴线覆盖了公园中活场地与园路的所有区域,并力求应用数目最少的轴线抽象公园的空间组成。
4.3 分析结果
生成好凸边形地图与轴线地图后,便可计算黄兴公园的空间组织关系。分析结果用不同颜色区分不同数值,暖色调的数值高于冷色调,红色代表数值最高,深蓝色代表数值最低。同时,通过点击不同的空间单元,可以查询某一空间相关指标的具体数值。
(1)整合度(图5)
对于整合度这一指标,凸边形分析地图与轴线分析地图得出的结果较为一致。相比较其它部分,水岸北边的公园区域整合度较高。也就是说这一区域在整个公园的空间系统中处于较为核心的位置,能方便地到达公园的其它区域。当游人在公园中散步时,最为可能经过这里,因此这一区域游人量较大,适合布置重要场地与设施。目前的公园布局中,这一区域中设置了主要的亲水广场与花径,能够满足游人的观景与活动需求。相反,分析地图表明水岸西侧的园路整合度较低,预期人流较少,适合布置较私密的空间。
(2)连接度(图6)
分析结果表明,公园东北部的区域空间连接度较高,即这一区域与许多相邻空间直接沟通,游人在其中行走时,可以很方便地在不同区域穿行。连接度数值高意味着这一区域穿过性交通较大,适合布局一些动态游憩活动,例如漫步道与观赏花径等。相反,公园西部与南部区域空间的连接度较低,表明游人在这一区域游赏时没有太多的选择,只能按照设计好的游线游览。对于连接度只有1的空间来说,这一空间只与其它一个空间直接相连,较为僻静,穿过性交通较少,适合布局静态活动。
结语与展望
基于空间句法理论与实例分析,本文探索了城市公园空间组织关系的分析方法。城市公园空间组织关系极大地影响着公园中的游人分布与使用者的游憩体验。因此,城市公园空间组织相关研究能为城市公园设计、游憩活动与设施布局及游人量管理提供依据与直接指导。另一方面,城市公园空间组成复杂,本研究中仅以空间可达性为依据划分不同单元空间,而未过多考虑空间的可视性。未来研究中可以尝试应用可视线性划分不同的单元空间,不断完善相关分析方法。
图4黄兴公园平面图(左)与包含拓扑关系的凸边形地图
图、表来源
图2:引自UCL Depthmap 10入门手册;
城市管理可以多些“地图思维” 篇9
很多城市的街头，都能看到这样的场景：一声“城管来了”，摊贩们“闻风而逃”。城管与摊贩之间的所谓“猫鼠游戏”，乃至利害冲突，媒体也常常关注。城市管理如何体现城市温度、释放善意，是现代治理的重要课题。
最近，在宁波北仑，一幅“橘子地图”提供了不一样的方案。为了方便橘农售卖、游客选购，北仑城管手绘了标有售卖点的地图，标注齐全信息、精心选址布局、融合营销功能，既有“萌萌哒”美感，也是城市管理便利化、精细化、人性化、数据化之举。正如市民所说，这是城市创新管理的生动样本。
除了“橘子地图”，湛江赤坎的“蔬菜瓜果图”、济南的“西瓜地图”、宁波鄞州的“七色地图”等，也让市民叫好。不管是手绘版还是电子版，都是各地城管在实际工作中积极探索的成果。这也从另一方面反映出，城管与小贩并非“天敌”，城市管理也不是对立的“较量”，他们共同的目标是为了让城市里的人生活得更好。城管的这种“地图思维”，不仅考虑到市民的生活需求，也兼顾了商贩的谋生需求，还实现了城市秩序的有效引导。
城市是一个复杂协作的集合体，管理越透明、越确定，就越有效率、越有效果。有时候，城管部门之所以耗费了不少行政成本，甚至在执法过程中出现冲突、伤害事件，正是因为堵多疏少，没有找到管理需求的“痛点”。治病开药方，使用说明书需要准确清晰，不能在显著位置把剂量、禁忌写清楚了，反而在最不起眼处藏着一行字：“请用牛奶冲服。”“地图思维”也启示我们，加强城市管理、根治“城市病”，管理执法部门与其玩“躲猫猫”不如开放透明，与其在暗处“抓不法”不如在明处“倡合法”。增强公共管理的信息披露，把合情合理的要求与做法予以明示，把不能触碰的底线红线醒目标识，何尝不是一种“管理供给”？
城市管理的挑战，也在于涉及的利益群体多、利益诉求杂、利益期待高。试想，为了改善市容市貌和交通，简单地取缔摊贩经营，如同端走了摊贩们养家糊口的“饭碗”，不仅无益于解决问题，反而可能激化矛盾。我们的城市管理，适当的时候也许该更名为城市服务。说到底，实现城市管理效率和效果的最佳化，是为了实现民利与公益的最大化，把思维方式转到“以人民为中心”上，倾听诉求、协商利益才是治本之策。
服务、公开、高效、责任、法治是现代政府公共管理的原则，是包括城管在内所有行政领域都应遵循的。“城管地图”所呈现出来的管理态度和智慧，完全可以延伸到其他行政领域。少了“门难进，脸难看”，能否清晰展示办事流程？解决“奇葩证明”问题，能否在不必要处做“减法”、在信息互联处做“加法”，让群众少跑腿？克服“交通拥堵”，能否在限禁的同时，多些替代和规划？凡此种种，无不是对现代政府管理创新与治理能力的呼唤。
城市系列专题地图的编制与设计 篇10
关键词：城市地图,影像地图,创新设计,三维效果
1 引言
城市地图是社会各界了解城市、管理城市和进行城市信息传输的实用工具, 是城市信息的载体和城市研究的可靠手段。测绘新技术的快速发展, 带来了更多的地图表现形式, 地图的表现内容更加丰富, 在城市地图设计中增加了更多创新形式。在编制乌鲁木齐市七区一县系列地图的基础上, 提出在专题地图设计中的一些创新思维。
2 城市地图的形式
2.1 地图表达方式
城市地图的形式多种多样, 常见的均由道路、街区、地名等构成。随着测绘新技术、遥感技术、三维城市的快速发展, 地图的表现形式越来越丰富、新颖、直观。
2.1.1 常规街区图, 主要以道路网形成街区, 注记地名、道路名等各基础要素, 以线划地图的形式表现城市形态。
2.1.2 卫星影像图:采用高分辨率卫星影像为主要地图内容, 街区、道路清晰可见, 图面内容直观, 加载相应地名、专题要素。
2.1.3 城市三维地图:采用城市高层建筑物三维建模, 以立体效果图真实反映城市面貌。
2.1.4 真形街区图:绘出每幢建筑物的形状, 以详细的建筑物、街道构成街区图, 地图内容丰富, 充分反映出城市街区形态。
2.1.5版面设计:由于单张图幅面限制, 所表现内容有限, 经过删除综合, 图面信息量减少, 因此, 可以根据城市区划按区编制分区街区地图。优点是放大了版面, 每个区的地图能够表现更多的地图内容, 增加容量, 形成反映区域特点。
结合以上几种形式编制城市专题地图, 内容更加丰富多样。
2.2 城市地图语言
随着城市的快速发展, 地图的内容、表现形式越来越多, 城市地图要求主题突出、内容丰富, 资料详实, 形式多样, 编制精细, 图文并茂, 印装精美, 具有丰富的地图语言。把地图、卫星影像、三维模型融为一体增强了地图的表现形式, 可读性强, 具有实用价值。以往城区图通常使用街道、大片色块表示街区的形状。新的城市地图采用丰富的地图语言, 按比例尺绘出每一个建筑物的形状、以及详细的绿地、街道、内部路的表示, 使地图内容更详实、直观, 方便查阅。
3 城市地图设计
3.1 地图总体结构设计
城市地图是社会各界了解城市、管理城市和进行城市信息传输的实用工具, 是城市信息的载体和城市研究的可靠手段。在城市地图设计中, 即要反映城市行政区划全貌, 又要反映城市详细的居民区、街道、绿地、公园、企事业单位等信息, 由于乌鲁木齐市行政辖区较大, 城区范围较小, 以往单张城区地图限于幅面大小, 无法表现出城市的详细内容, 也不能充分反映其全貌, 地图分区设计, 解决了这个矛盾, 即表现了每个区的全貌也可反映城区的详细内容。
编制乌鲁木齐市七区一县系列地图, 在内容设计上, 以分区的形式设计编制行政区划图及城区地图, 行政区划地图以影像地图的形式展现各区全貌;城区图以主城区为区域范围编制为区地图, 街区以真形建筑物表示, 低层建筑以阴影形式作出立体效果, 高层建筑以3DMAX三维建模反映立体效果, 图面新颖美观, 详细绘出各种城市专题要素, 公交路线, 立交桥, 地下通道、道路指示方向、居民小区、公园、城市绿地等。
地图数学基础:采用高斯———克吕格投影, 中央经线为87°, 与卫星影像数据、1:10000地形图数学基础保持一致, 方便数据统一利用。
3.2 技术流程 (见图)
3.3 资料分析利用
地图中的建筑物、道路、水系、地名注记、高速路、立交桥等地理要素采用最新的1:10000地形图数据, 提取相关要素以及真形街区, 绘出每个建筑物形状, 编辑城市道路、立交桥、公园、绿地、企事业单位等城市要素, 地图表示内容丰富详细。行政区划影像图根据行政区划范围设计比例尺, 如:天山区、沙依巴克区、水磨沟区、新市区、头屯河区比例尺为1:4万, 比例尺较大的行政区划影像图采用高分辨率QUICKBIRD卫星影像数据编制, 有的行政区划较大, 如:米东区1:17.5万、乌鲁木齐县和达坂城区1:25万, 设计比例尺较小, 行政区划图采用TM卫星影像数据编制。
3.4 地图内容选取
城区地图内容选取:主要以各区主要城区为制图区域, 表示各级道路及其名称、快速路及立交桥出入口、铁路及车站、人行地道、单行道、加油站;公交路线;居民地、各级政府驻地、宾馆商厦、医院、学校、文化设施、企事业单位名称, 文物古迹、旅游点、纪念地等;地名道路名称索引。
3.5 典型高层建筑物三维建模:
以城市1:1000地籍为底图, 选取有特征意义的典型高层建筑物, 外业调绘拍摄建筑物纹理, 利用3DMAX软件, 对高层建筑物三维建模制作三维效果图。
3.6 城市交通单行道:
收集最新资料, 在城区图中表示交通单行道及方向, 增加地图的实用性。
3.7 地名索引:
在地图中绘制格网, 编制地名索引, 方便地名的检索查阅。利用CORLDRAW的VB编程模块, 编程实现地名的自动搜索、提取文本编制地名索引目录。
3.8 地图整饰:
对系列分区地图做统一地图整饰、符号设计, 形成统一的地图风格。
4 地图符号设计
地图作为信息载体, 其功能在很大程度上取决于符号的总体性能, 即符号所表示的空间信息的效果, 包括符号与表示主题以及其他符号之间的关系。地图符号设计包括:点状符号、线状符号和其它特殊符号。
通过地图符号的统一使用使系列地图增强其整体感, 通过符号的等级设定使地图内容有层次感, 如用于表示道路的各种线型符号, 越宽颜色越明亮的用于表示越高级的道路, 反之则是等级较低的道路。高层建筑物的三维模型、真形建筑物的阴影效果, 使地图产生立体感等, 这都是地图符号的作用。地图的符号系统即地图的骨架, 构成了地图的统一协调性及具有丰富的地图语言。
等级感指的是制图对象能迅速而明显地区分出几个等级的效果。产生明显等级感的图形变量是尺寸和亮度。立体感指的是通过变量组合, 使读者能从二维平面上产生三维的立体视觉效果, 地图中的城市高速公路出入口以及真型立交桥就采用了这种效果。
5 结束语
随着计算机技术和测绘新技术的迅速发展, 给地图编制设计带来了新的创新, 借助于制图软件、遥感影像、城市三维技术等, 使专题地图设计更趋于灵活、丰富的创新空间, 设计的效果更加合理。地图的出版设计是一项复杂的工程, 从数据组织、地图内容选取、地图符号设计、到版面构成, 要相互联并互相补充, 由文字、图片、丰富的地图表现形式及多样地图色彩才能设计出成功的地图。
参考文献
[1]张克权等.专题地图编制[M].北京:测绘出版社, 1984.
[2]祝国瑞等.地图设计[M].广州:广东省地图出版社, 1993,