虚拟城市的设计与实现

杨敏龙

摘要：虚拟技术能够以图形图像方式把虚拟的事物直观的表达出来，直观的呈现出各种变化形态，方便人们直接获取静态、动态特征。本文对ArcGIS、SketchUp和MapGIS技术平台进行研究，通过对技术平台的整合，二维矢量数据和三维模型数据的融合，实现了虚拟城市。

关键词：虚拟技术MapGIS二维矢量数据虚拟城市

0引言

虚拟城市带来全新的体验，能够直观的全面的了解城市的立体化信息，虚拟城市的建设，全面提升城市的形象，增强体验程度，增强了城市可视化管理。通过虚拟城市的漫游，可以达到身临其境的效果，全面、直观的了解城市全貌。同时对以后的城市管理和人们生活都很有帮助。

本文基于结合了ArcGIS、SketchUp和MapGIS技术平台进行数据的处理和整合，将二维矢量数据和三维模型数据进行了无缝的融合和联动。实现了虚拟城市系统，实现了三维漫游、日照分析、地形剖切和坡度、坡向分析等功能。

1二维数据处理

首先在MapGIS的数据库中建立数据库。再在数据库下面的空间数据集创建要素数据集。并且在栅格数据集中导入学校的卫星遥感图。在绘制二维地图的时候，因为房屋的属性与道路等的属性各不相同。所以需要建立点、线、面、区格式的数据。建立区代表建筑类，线代表道路类的矢量图形。接下来就是利用软件开始二维数据的绘制。其原理主要是根据遥感地图数据的地物特征用矢量数据勾画出其轮廓。将遥感数据中的所有地物用矢量数据表现出来。

1.道路矢量化

首先创建道路类、周围道路类、主干道路类。道路属于线要素类，在创建数据库的时候把所有的道路创建为线要素类，不同的道路由于宽度不同，要区分为道路种类，例如：主道路，次道路。方便后面成功的对道路进行缓冲分析，可以加以区分各条不同的道路。

2.建筑物矢量化

在对建筑物进行矢量化的时候需要用不同的颜色区分不同的建筑物。首先需要在要素数据集下面创建一个建筑类的数据库。然后添加创孵化园、居民区、商业区、宾馆等要素信息。

3.绿化的矢量化

建立绿化数据库。然后创建树木以及綠化区两个要素。树木属于点要素，而绿化区属于区要素。在绘制绿化的时候可以分为树木以及绿化带。树木属于点集。可以先绘制一条闭合的曲线，然后点击沿线布点。这样可以使建造的树木均匀的分布在这条曲线上。

4.河流以及湖泊的矢量化

创建河流以及湖泊数据库。创建河流以及湖泊两个要素。河流属于线要素，湖泊属于区要素。在进行矢量化的过程中河流可以用线编辑，而湖泊可以用区编辑。这样做的目地都在于后期制作三维的时候方便进行缓冲分析。湖泊一般适用蓝色加以区分。

2. 三维场景实现

三维场景是为了保证虚拟城市的真实性。为了使虚拟的城市更加真实，对三维建模的模型要求非常高。对建模的贴图的缩放比精确度要求很精确。虚拟场景的基础是二维矢量化以及三维建模，利用SketchUp建立城市中的特殊模型，然后通过MapGIS矢量化的二维图形建立三维模型，然后在贴图。采用ArcGIS和MapGIS矢量化二维图形，然后进行属性的添加。要保证模型的精度，必须对建模进行材质和纹理贴图的处理。而纹理贴图的过程中对图片的缩放比的要求非常高，要调试到最佳比例才能达到良好的效果。

三维模型的建立需要用SketchUp来完成，三维模型数据处理的关键在于添加的属性是否合适，所贴的图片比例是够合适。这些都影响到三维模型的美观程度。在导成三维模型之后，为了达到美观的效果就必须对所导入的三维模型加以审视，比如：道路被建筑物所侵占。这样就必须要删除从前画的道路，进而重新绘制道路。而三维贴图有一定的难度。在贴图的过程中必须要考虑是否美观，是否达到效果。如果出现问题则需要调试图片的缩放比。由于没有固定的标准，所以在调试过程中需要一边选取缩放比，一边观察贴图是否合适。

3. 三维漫游

据需求，设置好各种参数，把速度设置为固定速度10，把高程设置为固定高程2，角度设置为仰俯角10°这样更能利于使用者的观察。然后我们选择路段开始漫游，选取所需要漫游的路径，我们根据道路来依次选取点位，让间距大概保持一致以免浏览者不适应，最后，把所有点位确认是否是在对应的位置，能否浏览完城市的全景。漫游路径在场景中如图1所示。坡度分析的主要作用是可以让浏览者事先了解一个地方的坡度缓陡的程度。这对于许多方面的应用都极具研究价值。如图2所示。

4.总结

本文采用ArcGIS、MapGIS技术进行二维矢量化数据处理，采用SketchUp进行三维模型的建立，通过MapGIS平台对三维场景、三维模型和二维矢量数据的结合，实现了虚拟城市系统，系统实现了城市场景漫游、坡度分析等多个虚拟化功能，实现的效果好。为今后虚拟城市的建设提供了技术参考。

参考文献：

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