韓朝暉

(山東省國(guó)土空間數(shù)據(jù)和遙感技術(shù)中心，山東 濟(jì)南250014)

1 三維GIS在林業(yè)中應(yīng)用的意義

隨著科技的發(fā)展，地理信息系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱GIS），在林業(yè)系統(tǒng)各方面，如森林資源管理、營(yíng)造林、公益林管理、防火指揮等，有著廣泛的應(yīng)用，日漸系統(tǒng)化發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，GIS三維顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，林業(yè)信息空間三維可視化成為如今林業(yè)GIS應(yīng)用的重要特征之一。三維可視化技術(shù)使傳統(tǒng)二維的、靜態(tài)的地圖表示向三維的、動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景表示方向發(fā)展，利用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在信息數(shù)據(jù)庫(kù)支持下立體空間化的顯示各種林業(yè)數(shù)據(jù)，更直觀的體現(xiàn)林業(yè)資源，使林業(yè)工作者更有效的了解數(shù)據(jù)體現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)意義。

在三維GIS中，與二維GIS中定義在二維平面上的目標(biāo)具有完全不同的性質(zhì)。三維影像就是利用二維的影像數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)，疊加高程信息，立體直觀逼真的反應(yīng)數(shù)據(jù)的空間位置和時(shí)空分布。所謂的二維即平面位置的（x,y），三維不僅反映空間物體或?qū)ο蟮钠矫嫖恢茫▁,y），同時(shí)反應(yīng)高程信息(z)。即表達(dá)空間對(duì)象間的平面關(guān)系，而且能描述和表達(dá)它們之間的垂向關(guān)系。目前，在很多三維影像的制作后導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，利用三維模型軟件不僅可以從各個(gè)方位觀察圖形圖像的效果,還能夠按照具體的飛行路線觀察圖形圖像的動(dòng)態(tài)變化。

在林業(yè)三維影像制作上，所謂的Z坐標(biāo)即通過(guò)添加TIN和DEM數(shù)據(jù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，使我們可以很清楚的了解林地所在的地形、海拔、坡度坡向，對(duì)林地所在的地區(qū)的面積體積有更直觀有效的了解。因此對(duì)于林業(yè)造林規(guī)劃、生物多樣性、退耕還林等林業(yè)項(xiàng)目具有更有效客觀的指導(dǎo)作用

2 三維影像生成軟件

這里重點(diǎn)介紹的三維影像生成是為了實(shí)現(xiàn)林業(yè)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的立體三維展示，利用Super3D Builder軟件生成ive格式的數(shù)據(jù)，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)林業(yè)信息三維化數(shù)據(jù)展示。

Super3D Editor具有三維GIS軟件和虛擬現(xiàn)實(shí)仿真軟件的功能，是個(gè)三維數(shù)據(jù)編輯軟件。Super3DEditor將多種來(lái)源的三維物體模型數(shù)據(jù)組裝到一個(gè)大的三維場(chǎng)景中，采用所見(jiàn)即所得的編輯模式，直接編輯各個(gè)三維物體的屬性，集中優(yōu)化三維場(chǎng)景的組織結(jié)構(gòu)。

Super3D結(jié)構(gòu)組成

Super3DEditor中的數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)鏈表樹(shù)的方式組織，鏈表樹(shù)中的節(jié)點(diǎn)表現(xiàn)為不同類型的數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)，通過(guò)定義數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)的表達(dá)，這些節(jié)點(diǎn)具有通用的屬性。Super3DEditor支持海量的三維數(shù)據(jù)（包括貼圖紋理），快速、逼真的渲染效果，支持網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取。Super3DEditor有空間分析功能，包括查詢、距離和面積量算、通視分析、動(dòng)態(tài)標(biāo)繪等。

Super3DBuilder軟件就是它的衍生版/精簡(jiǎn)版。Super3DBuilder軟件，包括Super3DBuilder模型編輯器，大地形生成工具，矢量文件轉(zhuǎn)換工具等。三維影像數(shù)據(jù)主要使用大地形生成工具，也就是Make Terrain。

大地形生成工具M(jìn)akeTerrain，窗口如下圖所示：

大地形生成工具（MakeTerrain）是根據(jù)地面影像(Image)和數(shù)字高程模型(Dem)生成三維地形的工具，用戶可以填寫對(duì)話框參數(shù)或者直接寫批命令文件轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、處理及三維影像生成

3.1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備及其要求

(1)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，需要有tif格式的影像數(shù)據(jù)，tif或者img格式的dem文件，最好文件格式一致；

(2)所有數(shù)據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為WGS_84坐標(biāo)系；

(3)使用Arcgis或者Erdas軟件對(duì)影像數(shù)據(jù)進(jìn)行修邊等前期的處理，影像留白處需要剪裁；

(4)影像底圖、大地模型的索引shp文件。

3.2 定義數(shù)據(jù)分區(qū)范圍

在Arcgis中使用arcmap打開(kāi)底圖還有subtile11.shp文件，查看圖框范圍。這里subtile11這個(gè)文件，是利用特定的算法，演算出來(lái)的一個(gè)圖形分區(qū)文件，山東省處于第11層圖形分區(qū)中可以分為500多個(gè)分塊。對(duì)于全省的三維圖形，每次處理生成一個(gè)分塊的三維數(shù)據(jù)。

3.3 三維影像生成

使用MakeTerrain，根據(jù)軟件要求導(dǎo)入dem及所需的tif影像數(shù)據(jù)，根據(jù)所在區(qū)域要求，填入extent中所需的 x、y、width、height數(shù)值，creat batch file，生成一個(gè).bat軟件，運(yùn)行如下批處理命令。

至此，即在指定的文件夾中生成需要的model.ive文件。生成的ive文件，雙擊可以自動(dòng)用Super3DBuilder模型編輯器打開(kāi)，也可以打開(kāi)軟件，在group中導(dǎo)入模型文件。查看生成文件是否正確。下圖及所生成的三維影像，更直觀立體的顯示里該地區(qū)的地形地貌和森林?jǐn)?shù)據(jù)信息。

4 林業(yè)三維影像應(yīng)用中存在的問(wèn)題

由于三維影像的處理設(shè)計(jì)方面比較廣，涉及復(fù)雜的空間數(shù)據(jù)關(guān)系、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)處理、軟件的應(yīng)用、等高線數(shù)據(jù)的矢量化、高程標(biāo)注的處理、最新最準(zhǔn)確的影像數(shù)據(jù)的獲得等等，三維數(shù)據(jù)的生產(chǎn)需要海量數(shù)據(jù)的處理，這些對(duì)計(jì)算機(jī)軟硬件有很高的要求，以及數(shù)據(jù)生產(chǎn)處理的需要大量的時(shí)間。目前由于軟硬件的限制，數(shù)據(jù)獲得及其處理，比較緩慢，使得林業(yè)在三維GIS的應(yīng)用上還有一定局限性。隨著科技的進(jìn)步，這些問(wèn)題在不久的將來(lái)一定會(huì)得到更快更好的解決，科技林業(yè)的發(fā)展也會(huì)迎來(lái)更好的明天。