基于AO的秦淮河流域地形三維建模方法

胡 娟（湖南省國(guó)土資源信息中心,長(zhǎng)沙 410000）

基于AO的秦淮河流域地形三維建模方法

胡 娟
（湖南省國(guó)土資源信息中心,長(zhǎng)沙 410000）

摘 要：三維地形建模是實(shí)現(xiàn)流域仿真模擬的基礎(chǔ)工作，快速智能地生成三維地形則是地形建模的關(guān)鍵技術(shù)。本文結(jié)合秦淮河流域地形模擬，利用AO和Visual Basic 6.0，編程實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的基本操作、數(shù)據(jù)加載、由點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)TIN以及由TIN生成等高線。

關(guān)鍵詞：ArcObjiects；三維建模；秦淮河流域

1998年戈?duì)柼岢觥皵?shù)字地球”的概念，各國(guó)政府和科學(xué)界都對(duì)此產(chǎn)生了濃厚的興趣，接著一系列的名詞如“數(shù)字國(guó)土”、“數(shù)字流域”等概念也隨之產(chǎn)生[1]。數(shù)字流域的整體框架可分為三層：數(shù)據(jù)層、模型層和應(yīng)用層。其中數(shù)據(jù)層的建設(shè)在我國(guó)已經(jīng)初具規(guī)模；模型層中對(duì)分布式模型的研究較多，基于數(shù)字高程模型提取河網(wǎng)的技術(shù)已經(jīng)比較成熟，在國(guó)內(nèi)外許多小流域都建立了分布式水文模型；應(yīng)用層由于缺乏全流域整體模型的支撐，目前的研究主要是提供數(shù)據(jù)服務(wù)以及一些專題的決策支持服務(wù)[2]。

1　研究區(qū)概況

秦淮河位于江蘇省西南部，流域面積為2631km2，流域四周環(huán)山，東部為茅山山脈，北部為寧鎮(zhèn)山系，南部有浮山、東蘆山等，西部有云臺(tái)山、牛首山等；山下均為丘陵地帶，延伸與流域內(nèi)平原圩區(qū)相連，地形降落坡度較大。依據(jù)不同的地形地貌和水文特性，秦淮河流域可以概化為兩部分，山丘區(qū)和圩區(qū)[3]。

2　三維建模功能設(shè)計(jì)與開發(fā)

隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展，GIS 組件化發(fā)展到了一個(gè)全新的階段，出現(xiàn)了組件式GIS。ESRI 和MapInfo 分別推出了ArcObjects 和MapX。國(guó)產(chǎn)組件式GIS 軟件－SuperMap 已經(jīng)在“南寧市土地信息系統(tǒng)”、“香港之窗”等系統(tǒng)中成功應(yīng)用，得到實(shí)踐檢驗(yàn)[4]。

ArcObjects是ESRI公司的ArcGIS家族中應(yīng)用程序ArcMap、ArcCatalog和ArcScene的開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)人員可以在AO組件對(duì)象的基礎(chǔ)上開發(fā)出適應(yīng)用戶需求的各種系統(tǒng)。本系統(tǒng)中主要使用了AOb組件中的ArcScene、TIN等對(duì)象，采用的VB語(yǔ)言（需在Reference中將需要的對(duì)象庫(kù)文件參考進(jìn)系統(tǒng)，如ESRI ArcScene Object Library、ESRI 3DAnalyst Object Library等）。

2.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

為了能呈現(xiàn)秦淮河流域的地形特點(diǎn)，以及其流域景觀，需要把地形數(shù)據(jù)和矢量的景觀數(shù)據(jù)疊加。為了使地形起伏明顯和達(dá)到良好的視覺效果，還要對(duì)TIN數(shù)據(jù)進(jìn)行拉伸和渲染等操作；另外，準(zhǔn)備好由點(diǎn)構(gòu)成TIN的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，即點(diǎn)Shapefile文件：Tin_Node；以及由TIN來(lái)生成等高線的TIN數(shù)據(jù)集：QHH_TIN。

2.2 三維顯示

通過(guò)引用ArcObjects中的組件數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)置控件屬性就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)三維文檔的加載。本建模功能中主要采用了ESRI SceneControl，ESRI TOCControl，和ESRI ToolbarControl這三個(gè)控件。

由點(diǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)成TIN： 該功能可以將輸入的帶有高程信息的點(diǎn)自動(dòng)生成不規(guī)則三角網(wǎng)。

首 先 構(gòu)TIN的 范 圍：Dim pEnv As IEnvelope Set pEnv = pGeodataset.Extent

再定義高程字段：Dim pFld As IField Dim index As Integer

index = pTinFeatCls.Fields.FindField(strFldName)

Set pFld = pTinFeatCls.Fields.Field(index)

最后主要是需通過(guò)ITinEdit來(lái)實(shí)現(xiàn)TIN的初始化：Dim pTinEdit As ITinEdit

Set pTinEdit = New TIN pTinEdit.InitNew pEnv

pTinEdit.AddFromFeatureClass pTinFeatCls,Nothing，pFld,Nothing， esriTinMassPoint

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)“TIN構(gòu)建完成！”的提示后，打開結(jié)果數(shù)據(jù)，可以看見TIN的完成情況。

由TIN數(shù)據(jù)生成等高線：該功能可以將打開的TIN數(shù)據(jù)自動(dòng)生成等高線。

首先利用TIN的空間參考作為等值線Shapefile的空間參考，需要用到以下接口：

Dim pSpatialRef As ISpatialReference Dim pTinSurf As ITinSurface

Dim pFeatCls As IFeatureClass Set pSpatialRef = pGeoDS. SpatialReference

Set pTinSurf = pTin

Set pFeatCls = CreateShapefile(strPath,strName,pSpatialRef)

pTinSurf.Contour FormatNumber(txtBase.Text), FormatNumber(txtInterval.Text), pFeatCls, "Height", 2（利用已經(jīng)獲取的信息創(chuàng)建等高線）

當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)"等值線構(gòu)建完成！"的提示后，打開結(jié)果數(shù)據(jù)，可以看見等高線的完成情況。

3　結(jié)論

三維可視化的研究是目前很多領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，而地形是人類社會(huì)賴以生存并從事一切實(shí)踐活動(dòng)的根基，它是人們對(duì)自身生存環(huán)境認(rèn)識(shí)和表示的基礎(chǔ)。因此，對(duì)地形三維可視化的研究更是三維研究中的重點(diǎn)。由于獨(dú)立開發(fā)難度太大，本系統(tǒng)以ESRI公司的ArcObjects組件作為開發(fā)工具，結(jié)合可視化開發(fā)語(yǔ)言，高效、方便地開發(fā)出了地形三維可視化分析系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)小巧穩(wěn)定、可靠性好、易于移植、便于維護(hù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]李壁成,李世華,閆慧敏.數(shù)字流域三維地形景觀構(gòu)建的研究[J].水土保持研究,2005,12(03):112-114.

[2]劉家宏，王光謙，王開.數(shù)字流域研究綜述[J].水利學(xué)報(bào),2006,37(02):240-246.

[3]王倩，鄒欣慶,朱大奎.基于GIS技術(shù)的秦淮河流域水系分維研究[J].水科學(xué)進(jìn)展,2002,13(06):751-756.

[4]ArcGIS Engine 應(yīng)用程序開發(fā).河海大學(xué)水文水資源學(xué)院地理信息科學(xué)系,2007:22-28.