專利名稱：一種三維地理信息系統管理平臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及地理信息系統技術領域，具體地，涉及一種三維地理信息系統管理平臺。
背景技術：
地理信息系統(GeographicInformation System 或 Geo-1nformation system,簡稱GIS)有時又稱為“地學信息系統”或“資源與環境信息系統”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統。它是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層(包括大氣層)空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統。現有的地理信息系統在三維地理成圖方面，主要依靠第三方軟件進行后期三維建模與管理，其劣勢是需要花費大量資金購買第三方建模軟件；另外，由于目前第三方建模軟件并沒有相應的針對地理信息系統的功能模塊，因此，在建模效率、數據處理等方面偏弱。在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在購買成本高、建模效率低和數據處理能力弱等缺陷。
發明內容
本發明的目的在于，針對上述問題，提出一種三維地理信息系統管理平臺，以實現成本低、工作效率高和數據處理能力強的優點。為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:一種三維地理信息系統管理平臺，主要包括相連的GIS服務器和GIS客戶端，其中:
所述GIS服務器:用于存儲GIS信息并進行更新；
所述GIS客戶端:用于基于所述GIS服務器提供的GIS信息，進行三維GIS的建模和管理。進一步地，所述GIS服務器，包括依次連接的空間數據庫和網頁GIS服務器，所述空間數據庫和網頁GIS服務器分別與GIS客戶端連接。進一步地，所述空間數據庫，包括依次連接的向量資料儲存模塊、支援模塊、幾何型態資料運算模塊和物件導向資料模型庫。進一步地，所述向量資料儲存模塊，包括并行設置的空間資料儲存模塊和屬性資料儲存模塊；和/或，
所述幾何型態資料運算模塊，包括并行設置的幾何型態資料度量模塊、幾何型態資料轉換模塊和幾何型態資料旋轉模塊；和/或，
所述物件導向資料模型庫，包括并行設置的物件導向資料繼承模型庫、物件導向資料陣列模型庫、物件導向資料擴充模型庫和物件導向資料跟蹤模型庫。進一步地，所述網頁GIS服務器，包括依次連接的矢量、柵格資料發布模塊，空間索引模塊，投影轉換模塊，以及比例尺、圖例自動化模塊。 進一步地，所述GIS客戶端，包括依次連接在所述空間數據庫與網頁GIS服務器之間的三維GIS管理模塊和三維模型編輯模塊。進一步地，所述三維GIS管理模塊，包括依次連接的矢量、柵格資料顯示應用模±夾，OGC模塊，附加元件擴充模塊，投影轉換模塊，矢量資料查詢及編輯模塊，出圖模塊，以及空間啟用客戶機程序模塊。進一步地，所述OGC模塊，包括并行設置的麗S子模塊和WFS子模塊。進一步地，所述三維模型編輯模塊，包括依次連接的矢量、網絡資料分析模塊，OGC模塊，資料格式轉換模塊，投影轉換模塊，圖層流量、查詢及編輯模塊，遙測影像處理模塊，以及空間分析及統計模塊。本發明各實施例的三維地理信息系統管理平臺，由于主要包括相連的GIS服務器和GIS客戶端，其中:GIS服務器:用于存儲GIS信息并進行更新；GIS客戶端:用于基于所述GIS服務器提供的GIS信息，進行三維GIS的建模和管理；可以與地理信息系統緊密結合，同時實現了地上三維景觀模型、地表三維地形模型等進行快速建立和一體化管理，并可對三維數據進行綜合可視化和融合分析；從而可以克服現有技術中購買成本高、建模效率低和數據處理能力弱的缺陷，以實現成本低、工作效率高和數據處理能力強的優點。本發明的其它特征和優點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
附圖用來提供對本發明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，與本發明的實施例一起用于解釋本發明，并不構成對本發明的限制。在附圖中:
圖1為本發明三維地理信息系統管理平臺的工作原理示意 圖2為本發明三維地理信息系統管理平臺中空間數據庫的工作原理示意 圖3為本發明三維地理信息系統管理平臺中網頁GIS服務器的工作原理示意 圖4為本發明三維地理信息系統管理平臺中三維GIS管理模塊的工作原理示意 圖5為本發明三維地理信息系統管理平臺中三維模型編輯模塊的工作原理示意 圖6為本發明三維地理信息系統管理平臺實施例的效果示意圖一；
圖7為本發明三維地理信息系統管理平臺實施例的效果示意圖二。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。根據本發明實施例，如圖1-圖7所示，提供了一種三維地理信息系統管理平臺。參見圖1-圖5，本實施例的三維地理信息系統管理平臺，主要包括相連的GIS服務器和GIS客戶端，其中，GIS服務器，用于存儲GIS信息并進行更新；GIS客戶端:用于基于GIS服務器提供的GIS信息，進行三維GIS的建模和管理。上述GIS服務器，包括依次連接的空間數據庫和網頁GIS服務器，空間數據庫和網頁GIS服務器分別與GIS客戶端連接。空間數據庫，包括依次連接的向量資料儲存模塊、支援模塊、幾何型態資料運算模塊和物件導向資料模型庫；該向量資料儲存模塊，包括并行設置的空間資料儲存模塊和屬性資料儲存模塊；和/或，幾何型態資料運算模塊，包括并行設置的幾何型態資料度量模塊、幾何型態資料轉換模塊和幾何型態資料旋轉模塊；和/或，物件導向資料模型庫，包括并行設置的物件導向資料繼承模型庫、物件導向資料陣列模型庫、物件導向資料擴充模型庫和物件導向資料跟蹤模型庫。網頁GIS服務器，包括依次連接的矢量、柵格資料發布模塊，空間索引模塊，投影轉換模塊，以及比例尺、圖例自動化模塊。上述GIS客戶端，包括依次連接在空間數據庫與網頁GIS服務器之間的三維GIS管理模塊和三維模型編輯模塊。三維GIS管理模塊，包括依次連接的矢量、柵格資料顯示應用模塊，OGC模塊，附加元件擴充模塊，投影轉換模塊，矢量資料查詢及編輯模塊，出圖模塊，以及空間啟用客戶機程序模塊；該OGC模塊，包括并行設置的WMS子模塊和WFS子模塊。三維模型編輯模塊，包括依次連接的矢量、網絡資料分析模塊，OGC模塊，資料格式轉換模塊，投影轉換模塊，圖層流量、查詢及編輯模塊，遙測影像處理模塊，以及空間分析及統計模塊。在上述實施例中，開放地理信息系統協會(Open GIS Consortium, OGC), OGC規范致力于為地理信息系統間的數據和服務互操作提供統一。Web地圖服務(WMS)利用具有地理空間位置信息的數據制作地圖。其中將地圖定義為地理數據可視的表現。這個規范定義了三個操作=GetCapabitities返回服務級元數據，它是對服務信息內容和要求參數的一種描述；GetMap返回一個地圖影像，其地理空間參考和大小參數是明確定義了的；GetFeatureInfo (可選)返回顯示在地圖上的某些特殊要
素的信息。Web地圖服務返回的是圖層級的地圖影像，Web要素服務(WFS)返回的是要素級的GML編碼，并提供對要素的增加、修改、刪除等事務操作，是對Web地圖服務的進一步深入。OGC Web要素服務允許客戶端從多個Web要素服務中取得使用地理標記語言(GML)編碼的地理空間數據，這個遠東定義了五個操作=GetCapabilites返回Web要素服務性能描述文檔(用XML描述)；DescribeFeatureType返回描述可以提供服務的任何要素結構的XML文檔；GetFeature為一個獲取要素實例的請求提供服務！Transaction為事務請求提供服務；LockFeature處理在一個事務期間對一個或多個要素類型實例上鎖的請求。PostgreSQL是一種對象-關系型數據庫管理系統(0RDBMS)，也是目前功能最強大、特性最豐富和最復雜的自由軟件數據庫系統。它起源于伯克利(BSD)的數據庫研究計劃，目前是最重要的開源數據庫產品開發項目之一，有著非常廣泛的用戶。PostGIS在對象關系型數據庫PostgreSQL上增加了存儲管理空間數據的能力，相當于Oracle的spatial部分。PostGIS最大的特點是符合并且實現了 OpenGIS的一些規范，是最著名的開源GIS數據庫。上述實施例的三維地理信息系統管理平臺，主要解決了地理信息系統三維成圖的問題，根據地理信息系統的特點，研發出的一套針對地理信息系統的三維地圖生成與建模套件。該三維地理信息系統管理平臺不僅與地理信息系統緊密結合，同時實現了地上三維景觀模型、地表三維地形模型等進行快速建立和一體化管理，并可對三維數據進行綜合可視化和融合分析。應用本實施例，可大大提高地理信息系統三維地圖生產效率，降低成本，并擴展了地理信息系統的應用和服務范圍。上述實施例三維地理信息系統管理平臺的工作流程，主要包括:
打開三維地理信息系統管理平臺； 生成二維地圖數據并保存到Spatial數據庫中；
將二維地圖數據從Spatial數據庫中提取出來生成TIF格式二維地片；
在三維地理信息系統管理平臺中打開三維模型編輯模塊；利用三維模型編輯模塊功能對二維地圖進行快速建模并生成三維地圖數據；
將三維地圖數據保存到Spatial數據庫中；利用地理信息系統WEB服務器對三維地圖進行發布。例如，在上述實施例的三維地理信息系統管理平臺中，可以采用三維GIS(OuguGis)軟件，三維地理信息系統管理平臺的實施效果圖參見圖6和圖7。下面對三維GIS (OuguGis)軟件進行具體說明。一、三維 GIS (OuguGis)軟件簡介
OuguGis是一個用戶界面友好的桌面地理信息系統,可運行在Linux、Unix、Mac OSX和Windows等平臺之上。OuguGis是基于Qt,使用C++開發的一個用戶界面友好、跨平臺的桌面地理信息系統。二、功能介紹
OuguGIS具備一般GIS均有的四種類型的基本功能，它們分別是:
1、數據采集與編輯功能
GIS的核心是一個地理數據庫，所以建立GIS的第一步是將地面的實體圖形數據和描述它的屬性數據輸入到數據中，即數據采集。為了消除數據采集的錯誤，需要對圖形及文本數據進行編輯和修改。2、屬性數據編輯與分析
屬性數據比較規范，適應于表格表示，所以許多地理信息系統都采用關系數據庫管理系統管理。通常的關系數據庫管理系統(RDBMS)都為用戶提供了一套功能很強的數據編輯和數據庫查詢語言(即SQL)，系統設計人員可據此建立友好的用戶見界面，以方便用戶對屬性數據的輸入、編輯與查詢。除文件管理功能外，屬性數據庫管理模塊的主要功能之一是用戶定義各類地物的屬性數據結構。由于GIS中各類地物的屬性不同，描述他們的屬性項及值域亦不同，所以系統應提供用戶自定義數據結構的功能，系統還應提供修改結構的功能，以及提供拷貝結構、刪除結構、合并結構等功能。3、制圖功能
GIS的核心是一個地理數據庫。建立GIS首先是將地面上的實體圖形數據和描述它的屬性數據輸出到數據庫中并能編制用戶所需要的各種圖件。因為大多數用戶目前最關心的是制圖。從測繪角度來看，GIS是一個功能極強的數字化制圖系統。然而計算機制圖需要涉及計算機的外圍設備，各種繪圖儀的接口軟件和繪圖指令不盡相同，所以GIS中計算機繪圖的功能軟件并不簡單，ARC/INF0的制圖軟件包具有上百條命令，它需要設置繪圖儀的種類，繪圖比例尺，確定繪圖原點和繪圖大小等。一個功能強的制圖軟件包還具有地圖綜合，分色排版的功能。根據GIS的數據結構及繪圖儀的類型，用戶可獲得矢量地圖或柵格地圖。地理信息系統不僅可以為用戶輸出全要素地圖，而且可以根據用戶需要分層輸出各種專題地圖，如行政區劃圖、土壤利用圖、道路交通圖、等高線圖等等。還可以通過空間分析得到一些特殊的地學分析用圖，如坡度圖、坡向圖剖面圖等等。參見圖1和圖2。4、空間數據庫管理功能 地理對象通過數據采集與編輯后，形成龐大的地理數據集。對此需要利用數據庫管理系統來進行管理。GIS—般都裝配有地理數據庫，其功效類似對圖書館的圖書進行編目，分類存放，以便于管理人員或讀者快速查找所需的圖書。其基本功能包括:1.數據庫定義
2.數據庫的建立與維護3.數據庫操作4.通訊功能
5、空間分析功能
通過空間查詢與空間分析得出決策結論，是GIS的出發點和歸宿。在GIS中這屬于專業性，高層次的功能。與制圖和數據庫組織不同，空間分析很少能夠規范化，這是一個復雜的處理過程，需要懂得如何應用GIS目標之間的內在空間聯系并結合各自的數學模型和理論來制定規劃和決策。由于它的復雜性，目前的GIS在這方面的功能總的來說是比較低下的。典型的空間分析有:
⑴拓撲空間查詢
空間目標之間的拓撲關系有兩類，一種是幾何元素的節點、弧段和面塊之間的關聯關系，用以描述和表達幾何要素間的拓撲數據結構，另一種是GIS中地物之間的空間拓撲關系，這種關系可以通過關聯關系和位置關系隱含表達，用戶需通過特殊的方法進行查詢。⑵緩沖區分析
緩沖區分析是根據數據庫的點、線、面實體，自動建立其周圍一定寬度范圍的緩沖區多邊形，它是地理信息系統重要的和基本的空間分析功能之一.⑶疊置分析
將同一地區，同一比例尺的兩組或更多的多邊形要素的數據文件進行疊置，根據兩組多邊形邊界的交點來建立具有多重屬性的多邊形或進行多邊形范圍的屬性特征的統計分析。⑷空間集合分析
空間集合分析是按照兩個邏輯子集給定的條件進行邏輯交運算、邏輯并運算、邏輯差運算。(5)地學分析
地理信息系統除有以上基本功能外，還提供一些專業性較強的應用分析模塊，如網絡分析模塊，它能夠用來進行最佳路徑分析，以及追蹤某一污染源流經的排水管道等等.土地適應性分析可以用來評價和分析各種開發活動包括農業應用、城市建設、農作物布局、道路選線等用地，優選出最佳方案，為土地規劃提供參考意見.發展預測分析可以根據GIS中存儲的豐富信息，運用科學的分析方法，預測某一事物如人口、資源、環境、糧食產量等，及今后的可能發展趨勢，并給出評價和估計，以調節控制計劃或行動。另外，利用地理信息系統還可以進行最佳位址的選擇，新修公路的最佳路線選擇，輔助決策分析和地學模擬分析
坐坐寸寸ο(6)數字高程模型的建立
數字高程模型有三種主要的形式，包括格網DEM、不規則三角網(TIN)，以及由兩者混合組成的DEM。格網DEM數據簡單，便于管理，但因格網高程是原始采樣點的派生值，內插過程將損失高程精度，僅適合于中小比例尺DEM的構建。TIN直接利用原始高程取樣點重建表面，它能充分利用地貌特征點、線，較好地表達復雜的地形，但TIN存儲量大，不便于大規模規范管理，并難以與GIS的圖形矢量數據或柵格數據以及遙感影像數據進行聯合分析應用。所以一般的GIS都提供了兩種數字高程模型的軟件包，用戶可以根據需要進行選擇。三、OuguGis軟件的主要特點有:
1、支持多種GIS數據文件格式。通過GDAL/0GR擴展可以支持多達幾十種數據格式。目前支持的數據格式有:
柵格數據文件格式:
ArcInfo 的 ASCII Grid 和 Binary Grid 文件；
Grass的柵格文件(通過插件支持)；
TIFF/GeoTIFF 文件；
Erdas Image 文件；
JPEG文件；
USGS SDTS DEM 文件；
USGS Ascii DEM 文件。2、支持 PostGIS 數據庫:
PostGIS是開源對象/關系型數據庫系統PostgreSQL的擴展，目的是使PostgreSQL支持空間數據的存儲和使用，其本質類似于ArcSDE和Oracle Spatial Extension。PostGIS是采用GPL許可發布的，完整地實現了 OGC的《Simple Features Specification for SQL))規范，并于2006年獲得OGC認證。PostGIS提供如下空間信息服務功能:空間對象、空間索引、空間操作函數和空間操作符。同時，PostGIS遵循OpenGIS的規范。在數據格式方面，PostGIS支持各種常用空間數據類型，包括點(POINT)、線(LINESTRING)、多邊形(POLYGON)、多點(MULTI_POINT)、多線(MULTI_LINESTRING)、多多邊形(MULTI_P0LYG0N)和集合對象集(GEOMETRY_COLLECTION)
坐寸ο3、支持從麗S和WFS服務器中獲取數據:
可以從web地圖服務器及web要素服務器獲取數據，包括其他gis系統發布或共享在服務器其上的麗S和WFS。4、集成了 Grass的部分功能:
具有空間數據管理與分析，圖像處理，數字制圖和可視化等功能。其中完全照搬了Grass的分析功能,因此分析功能十分強大。注:地理資源分析支持系統(GeographicResources Analysis Support System,簡稱GRASS)，是一種用于地理數據管理和分析、圖像處理、圖形/地圖產品、空間模型和可視化的地理信息系統。5、支持對GIS數據的基本操作，如屬性的編輯修改等。6、支持創建地圖。7、通過插件的形式支持功能的擴展 四、使用說明
1、0UGUGIS對文件的讀取
圖層是0UGUGIS的一個基本概念，是指在同類型的地理對象集合，是0UGUGIS軟件對GIS數據局進行操作的基本單位。圖層數據來源廣泛，既可以是GIS矢量數據文件，也可以是CAD圖層，甚至影像數據圖層。0UGUGIS軟件支持四種類型的GIS圖層，分別是矢量數據圖層、柵格數據圖層、PostGIS數據圖層和麗S數據圖層。2、圖層文件的屬性
在0UGUGIS中打開一個圖層之后，用戶對0UGUGIS的缺省繪制的地圖可能有不滿意的地方，如地圖的圖例符號的樣式、顏色不滿意，或者需要顯示一些文字注記---這里叫做標簽的，等等，這就需要改變圖層的屬性了。要改變圖層的屬性，只需要在0UGUGIS的左邊的圖層管理面版里面找到你想修改的圖層，然后用鼠標右鍵單擊該圖層，再選擇“屬性”就可以了。3、圖層文件的基本操作
縮放地圖作為地圖的基本操作，也是幾乎每個GIS軟件必備的操作，0UGUGIS的工具欄提供了如下的功能:
⑴移動地 ⑵放大地 ⑶縮小地 ⑷將地圖盡量放大到當前窗口； (5)顯示當前的圖層；
(6)回到上次的視 (7)刷新地 ⑶地圖的編輯。0UGUGIS的地圖編輯能力目前已經比較完善，常用的編輯功能都已具有，撤銷和回退也很靈活.0UGUGIS的地圖編輯功能包括兩方面的編輯，一是編輯已經有的圖層；一是創建新的圖層。5、查詢操作:
如果打開的是矢量圖層的話，就可以進行空間查詢與分析操作了。空間查詢(spatialquery)是GIS最基本的功能之一,主要有兩種:
6、圖形與屬性的關聯查詢:
在地圖窗口中，選擇任意一個區域或地物，都可以在屬性列表窗口中顯示該區域或地物。相應的屬性信息；同樣，在屬性列表窗口中選擇任意一行屬性數據，在地圖窗口中就會突出
7、顯示對應的區域或地物圖形。8、SQL 查詢:
是GIS利用屬性信息查詢滿足多個特定條件的空間目標的查詢方法。最后應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種三維地理信息系統管理平臺，其特征在于，主要包括相連的GIS服務器和GIS客戶端，其中: 所述GIS服務器:用于存儲GIS信息并進行更新； 所述GIS客戶端:用于基于所述GIS服務器提供的GIS信息，進行三維GIS的建模和管理。
2.根據權利要求1所述的三維地理信息系統管理平臺，其特征在于，所述GIS服務器，包括依次連接的空間數據庫和網頁GIS服務器，所述空間數據庫和網頁GIS服務器分別與GIS客戶端連接。
3.根據權利要求2所述的三維地理信息系統管理平臺，其特征在于，所述空間數據庫，包括依次連接的向量資料儲存模塊、支援模塊、幾何型態資料運算模塊和物件導向資料模型庫。
4.根據權利要求3所述的三維地理信息系統管理平臺，其特征在于，所述向量資料儲存模塊，包括并行設置的空間資料儲存模塊和屬性資料儲存模塊；和/或， 所述幾何型態資料運算模塊，包括并行設置的幾何型態資料度量模塊、幾何型態資料轉換模塊和幾何型態資料旋轉模塊；和/或， 所述物件導向資料模型庫，包括并行設置的物件導向資料繼承模型庫、物件導向資料陣列模型庫、物件導向資料擴充模型庫和物件導向資料跟蹤模型庫。
5.根據權利要求2所述的三維地理信息系統管理平臺，其特征在于，所述網頁GIS服務器，包括依次連接的矢量、柵格資料發布模塊，空間索引模塊，投影轉換模塊，以及比例尺、圖例自動化模塊。
6.根據權利要求2所述的三維地理信息系統管理平臺，其特征在于，所述GIS客戶端，包括依次連接在所述空間數據庫與網頁GIS服務器之間的三維GIS管理模塊和三維模型編輯模塊。
7.根據權利要求5所述的三維地理信息系統管理平臺，其特征在于，所述三維GIS管理模塊，包括依次連接的矢量、柵格資料顯示應用模塊，OGC模塊，附加元件擴充模塊，投影轉換模塊，矢量資料查詢及編輯模塊，出圖模塊，以及空間啟用客戶機程序模塊。
8.根據權利要求7所述的三維地理信息系統管理平臺，其特征在于，所述OGC模塊，包括并行設置的麗S子模塊和WFS子模塊。
9.根據權利要求5所述的三維地理信息系統管理平臺，其特征在于，所述三維模型編輯模塊，包括依次連接的矢量、網絡資料分析模塊，OGC模塊，資料格式轉換模塊，投影轉換模塊，圖層流量、查詢及編輯模塊，遙測影像處理模塊，以及空間分析及統計模塊。
全文摘要
本發明公開了一種三維地理信息系統管理平臺，主要包括相連的GIS服務器和GIS客戶端，其中所述GIS服務器用于存儲GIS信息并進行更新；所述GIS客戶端用于基于所述GIS服務器提供的GIS信息，進行三維GIS的建模和管理。本發明所述三維地理信息系統管理平臺，可以克服現有技術中購買成本高、建模效率低和數據處理能力弱等缺陷，以實現成本低、工作效率高和數據處理能力強的優點。
文檔編號H04L29/08GK103177103SQ201310095539
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月22日 優先權日2013年3月22日
發明者王以彬 申請人:烏魯木齊市圖示天下軟件有限責任公司