一、项目背景
　　随着市场的需求增大,可视化技术的发展越来越迅速,几乎所有GIS软件都在增加三维可视化的功能,但是到目前为止,大多数用户还是被局限在二维的数据显示中。而大部分三维功能都是应用于地形地貌,对于城市三维场景的显示,局限于二维半的体元素来模拟场景。对GIS而言,海量的三维模型数据管理,模型建立,空间分析,用户界面设计方面还有待进一步的研究。GIS的三维建模工作一项主要内容是对地形模型的数字化描述,采用技术以网格结构(GRID),或是三角网结构(TIN)为主,考虑到大场景和复杂场景的显示效率,很多GIS系统采用使用LOD(细节层次模型)模型动态显示系统。所谓细节层次模型是根据不同的显示,对同一对象采用不同精度的几何描述。
　　三维计算机辅助设计系统(CAD)有很强的三维处理功能,但CAD主要进行对象设计,关心的是所绘制对象的形状描述、配合关系和尺寸精度,主要应用在机械、建筑结构和道桥等设计,但是与对象的属性信息的结合很不方便,不适用做设备的信息管理的平台。
　　开发一种简单实用的3维位置定义(3D-LD)管理平台,通过对建筑物内所含有的设备所在位置进行三维空间定义,达到设备的三维可视化管理,便于用户使用,市场前景广阔。
　　现有的平台无论是GIS还是CAD系统已经相当成熟,但是各自却有自己所使用的领域,对于在数据定义,数据编辑,数据维护,数据查询,数据管理等方面并不是适合的工具。因此将两者与设备信息管理系统结合的时候却存在着一定的难度。考虑到两者的优点以及两者与设备管理系统结合的难点,使用了3D-LD即三维位置定义。根据现在的软硬件环境,系统平台和应用平台是得建立独立的3D-LD系统是可行的。同时与CAD以及GIS相比,3D-LD却简单的多,它不需要尺寸标注、自由曲线和曲面以及绘图的操作等复杂功能,也不要栅格空间数据结构、大地测量控制、数字高程等高级功能。3D-LD只是针对设备管理系统的特点将普通的管理系统与三维平台模式进行结合,便于用户的操作。
　　二、三维位置定义概述
　　设备系统的发展到现在已经相当成熟了,考虑到设备系统管理的对象,大部分设备都有空间数据属性,如,某台设备在某个仓库、占用多大的空间等信息。可是带有空间信息的设备应用系统很少,一种是以CAD系统作为平台,一种是以GIS系统作为平台。而CAD系统与设备管理系统的结合连接难度大,开发难度大,使用不方便。GIS系统主要基于二维地图,目前GIS软件产品,有的功能很多,但用起来比较复杂,需要较长时间的培训,熟悉。三维GIS主要解决的是地形,地貌,地物的外形描述,不适合对以建筑物为三维参考空间的设备的3维位置定义管理。
　　三维位置定义针对用户使用方便,便于观察以及查询能力强的特点设计了简洁的数据模型,进一步针对设备管理的便捷性,最重要的则是数据模型中的三维数据模型实现对设备的表示和同一工作空间中集合对象的比例尺的表示,采用矢量数据可以满足上述要求。如图1所示三维矢量数据模型:
　　构成几何对象的元素包含以下元素:
　　简单要素:包括点、线段、平面片,其对应的几何对象分别由一个或多个节点、线段、平面片组成,线段由节点构成,平面片由线段构成。
　　聚合要素的基本单元:三维设备模型、楼层区域,他们由简单要素与表示模型共同构成。三维设备模型表示方式为在指定位置点按参数摆放指定的设备模型。楼层区域是指建筑物的各楼层隔断区域,是位置定义的重要参考空间对象,由有标高的与水平面平行的平面片构成,可以定义显示方式。
　　复合要素由多个要素构成,要素可以为简单要素,也可以为聚合要素。复合要素内的要素之间可能会有网络关系或拓扑关系,其定义通过网络属性与拓扑属性实现。复合要素为使用者提供了充分的自定义空间。
　　网络:若干要素作为一个整体参与到几何网络的构造,通过关联保证参与到几何网络中的各个要素的空间几何的连通性。
　　拓扑:主要是区域边界的关联关系,包括层与层之间的区域边界关系,如建筑物外墙线与楼层隔断的关系,同一隔断两边的区域有同边等。
　　关联:是一种要素(或对象)之间的联系机制,可以使两个要素关联起来。
　　管理信息:表示一个没有空间几何的实体,没有位置关系信息,例如:设备负责人。可以通过关联关系将管理信息与要素类联系起来,例如,设备负责人可以负责许多设备。这些是一般设备所具有的属性。
　　三、数据结构层次
　　空间特征是空间数据的主要特征,它描述了空间物体的位置、形态、甚至需要描述物体的空间拓扑关系。
　　空间关系特征是指空间数据除了空间坐标隐含了空间分布关系外,空间数据中也记录了拓扑数多尺度与多态性。
　　根据空间特征和空间关系特征来定义系统模型所涉及到的空间数据信息:
　　(一)建筑物定义
　　在设备管理系统主要是针对空间单位,但是空间单位的定义却是需要在宏观建筑物中实现的,因此建筑物的定义显得尤为重要。在电子地图上定义建筑物,在3D-LD位置定义平台上,采用的是利用原有的GIS数据半自动的生成建筑物的模型,以原有二维GIS数据作为位置定义的参照点,然后给予生成的建筑物坐标信息。使与之匹配。生成的过程:首先对原有的GIS数据进行预处理,通过半自动跟踪或者是手动跟踪处理,提取出每一个建筑物的顶点信息,将建筑物顶点信息提交给模型处理器,并给予其他必要的建筑物信息,生成建筑物模型。
　　(二)设备的定义
　　系统中的设备定义可以用相似的立体模型作为三维符号插入到指定位置点实现。三维实体模型建模,对系统三维实体处理功能要求很高,开发成本大,并使系统高度复杂,本系统不设三维实体建模功能,采用利用建模工具(如3D MAX)生成设备模型,通过x.文件形式引入到3D-LD系统中,在此基础上建立设备符号库,所有设备均从设备库中调用。像3DMAX这样的建模软件,非常流行,很多人会用,这样处理,简化了系统结构,简化了操作,减少了数据输入量,又有三维实体的显示效果,很好解决了三维数据定义的易用性问题。设备的位置数据定义与管理主要是空间点的定义与管理。
　　四、系统的实现
　　(一)系统的功能
　　设备管理系统的开发已经成熟,一般的设备系统只是将设备的管理信息显示在表格中,具有查询功能。这样的设备系统针对数量较少的设备具有一定的优势,因为系统运行时间短,查询快。同时查询结果在表格中可以让人一目了然。但是对于庞杂的信息来说,这样的设备系统却会更加繁琐。因为大量的信息显示在表格,对于可利用的信息却需要进行过滤,容易让人产生遗漏信息。而小的遗漏可能会带来的大是损失。基于三维位置定义的设备管理系统却将三维空间与设备的属性信息一一对应,通过查询可以立体显示设备的管理信息。可以在存储信息的空间单位中进行查询,通过查询建筑物群定位需要的查询的建筑物,接下来查询建筑物中的楼层结构,可以通过定位到特定的楼层,也可以在特定建筑上点击固定的楼层进行定位。在楼层中定位具体的房间进行此空间单位内的设备的信息属性的查询,如设备名称、设备编号,设备数量、设备存储量以及管理负责人等。上述过程是通过从大的方面进行定位具体的一点。同时也可以进行快捷查询,通过在查询编辑框中输入要查询的设备名称或者是设备编号,根据查询条件进行查询,然后对应到相应的空间单位。或者是通过查询具体的空间单位编号来查询此单位内的设备管理信息。 (责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）