在5月16日的大會(huì)“云計(jì)算與智慧城市”分論壇上，Esri中國(guó)信息技術(shù)有限公司產(chǎn)品研究與技術(shù)推廣部副總監(jiān)于強(qiáng)發(fā)表了題為《完備的三維可視化及應(yīng)用解決方案》的演講。
Esri中國(guó)信息技術(shù)有限公司產(chǎn)品研究與技術(shù)推廣部副總監(jiān) 于強(qiáng)
以下為演講內(nèi)容：
于強(qiáng)：大家下午好，很高興來(lái)到這個(gè)論壇跟大家交流一下技術(shù)。Esri作為一個(gè)平臺(tái)廠商，一直的宗旨就是做基礎(chǔ)平臺(tái)的支撐工作，讓大家在處理地理信息相關(guān)工作的時(shí)候，有一個(gè)更好的平臺(tái)支撐。我在這里分享一些在三維方面使得我們的平臺(tái)更加完備所做的工作，其實(shí)我們?cè)诟鱾€(gè)方面都在不斷提升我們的平臺(tái)，平臺(tái)的技術(shù)也好，平臺(tái)信息的技術(shù)也好，目的都是為了使我們的平臺(tái)能更好地支撐大家的工作。
關(guān)于二維大家可能處理相關(guān)工作已有很長(zhǎng)時(shí)間了，而對(duì)三維來(lái)說(shuō)，有一個(gè)從三維數(shù)據(jù)到三維應(yīng)用的過(guò)程，需要一系列的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程需要獲取數(shù)據(jù)，通過(guò)不同的方式獲取數(shù)據(jù)。當(dāng)有更多數(shù)據(jù)時(shí)我們需討論一個(gè)問(wèn)題，即現(xiàn)在數(shù)字化城市過(guò)程中我們數(shù)據(jù)量不斷增加，為了使我們的應(yīng)用系統(tǒng)更加鮮活，需要一個(gè)好的工具不斷地更新我們的數(shù)據(jù)，有鮮活的數(shù)據(jù)才能使程序運(yùn)行更加有實(shí)際意義。海量數(shù)據(jù)加載后，能夠看到我們數(shù)據(jù)產(chǎn)生的信息，那就是可視化。有了這個(gè)技術(shù)支撐我們可以把行業(yè)和系統(tǒng)的數(shù)據(jù)做成一個(gè)平臺(tái)應(yīng)用，就有了應(yīng)用的場(chǎng)景。
但是有了應(yīng)用場(chǎng)景是不夠的，剛才袁博士做的可視化的分析中，在平臺(tái)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)之上都加入了一定的分析功能，揭示了地理信息的價(jià)值，說(shuō)明空間分析對(duì)于地理信息的信息挖掘而言具有重要作用。
有了這些技術(shù)之后我們可以做一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用開發(fā)，同時(shí)我們還可以將三維的信息共享給其他人，共享到互聯(lián)網(wǎng)上去，讓更多人、行業(yè)、單位參與到信息共享和處理中，因此我們需要三維服務(wù)的發(fā)布。今天我不重點(diǎn)講公司的解決方案，我想講的是Esri作為一個(gè)廠商在這些方面所做的努力。數(shù)據(jù)獲取方面，影像和矢量數(shù)據(jù)的獲取已經(jīng)非常的成熟，比如現(xiàn)在我們國(guó)家自己發(fā)射的高分辨率衛(wèi)星，數(shù)據(jù)質(zhì)量越來(lái)越高。三維地形可以通過(guò)傳統(tǒng)的等高線進(jìn)行提取。如果需要高精度的地形，如做數(shù)字城市的項(xiàng)目中，可以通過(guò)雷達(dá)數(shù)據(jù)進(jìn)行地形數(shù)據(jù)的提取。從ArcGIS10開始原生支持Lidar數(shù)據(jù)，可以將雷達(dá)過(guò)程中的噪聲進(jìn)行處理，如加一些輔助的矢量數(shù)據(jù)，結(jié)合我們?cè)械臄?shù)據(jù)，同時(shí)結(jié)合激光雷達(dá)本身產(chǎn)生的地形，這樣的處理使地形數(shù)據(jù)更加精確。模型數(shù)據(jù)的獲取方式有幾種，隨著數(shù)據(jù)采集方式的發(fā)展，可以通過(guò)傾斜攝影、激光雷達(dá)獲取數(shù)據(jù)。無(wú)論通過(guò)什么方式采集數(shù)據(jù)，最終只要可以轉(zhuǎn)換成公開的格式，比如說(shuō)dae、skp、flt、wrl等，都可以通過(guò)數(shù)據(jù)導(dǎo)入工具將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到ArcGIS里面。除了剛才說(shuō)的模型獲取方式，我們現(xiàn)在還有一種新的獲取的方式就是基于CityeEngine的批量建模，有了這個(gè)工具之后，能給眾多做三維的人帶來(lái)什么。下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的演示說(shuō)明一下他的功能?，F(xiàn)在看到的是CityEngine的界面，可以看到所有的矢量數(shù)據(jù)建筑物輪廓，現(xiàn)在顯示的是二維數(shù)據(jù)。CityEngine中一個(gè)很重要的概念是規(guī)則，事先有一個(gè)腳本，通過(guò)這個(gè)規(guī)則可以快速產(chǎn)生海量的三維數(shù)據(jù)。大家看到的是比較簡(jiǎn)單的生成方式，我給建筑物貼上了隨機(jī)的表面紋理。如果你有一些更詳細(xì)的信息，比如說(shuō)房子的高度，屋頂?shù)男畔?，我們就可以在面板里面調(diào)整這些屬性，例如換一個(gè)屋頂?shù)臉邮?，可以通過(guò)改變屋頂樣式屬性做這樣一個(gè)屋頂?shù)男薷?。建筑物可以通過(guò)這個(gè)方式創(chuàng)建，可以選擇讓它更加精細(xì)還是更加簡(jiǎn)單，同樣是通過(guò)這樣一個(gè)屬性進(jìn)行改變。
對(duì)于一些建筑物我們事先通過(guò)人工方式，或者其他一些方式獲取了高精度的模型，可以通過(guò)規(guī)則進(jìn)行替換，可以將我們現(xiàn)實(shí)已有的模型很快導(dǎo)入到場(chǎng)景中?？梢钥吹接幸恍┙值赖臄?shù)據(jù)，我們可以將矢量數(shù)據(jù)放在這個(gè)里面，通過(guò)街道寬度可以快速創(chuàng)建道路的三維模型。除了批量快速的建模，CityEngine還可以用于城市的設(shè)計(jì)，比如這里要修個(gè)橋，通過(guò)簡(jiǎn)單交互的方式就可以做成橋，可以看到整個(gè)的操作非常簡(jiǎn)單易用。
[page] 通過(guò)這樣的演示大家可以看到如何利用矢量數(shù)據(jù)快速地建立三維模型。有了數(shù)據(jù)之后我們會(huì)考慮到數(shù)據(jù)是如何管理存儲(chǔ)的。在ArcGIS中可以做到所有數(shù)據(jù)都通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)管理，包括模型的數(shù)據(jù)。三維數(shù)據(jù)突出的問(wèn)題就是模型的更新問(wèn)題：我們做模型的時(shí)候，大家采取的方式都是通過(guò)人工建模第三方生產(chǎn)的，那么數(shù)據(jù)更新就面臨一個(gè)問(wèn)題，即如何做到及時(shí)的數(shù)據(jù)更新。Esri支持的方式就是將現(xiàn)階段已有的模型直接轉(zhuǎn)成公開的格式，然后再放到3dmax里面更新，之后還需要個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程?，F(xiàn)在有了CityEngine就比較方便了，這里我給大家做一個(gè)簡(jiǎn)短的演示?？梢钥吹竭@是已經(jīng)建好的數(shù)字城市的場(chǎng)景，我們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展非?？?，如何使得我們城市保持一個(gè)很好的更新，比如說(shuō)我們這個(gè)小區(qū)要拆遷了，可以用地理分析工具選擇一個(gè)區(qū)域，通過(guò)這個(gè)工具數(shù)據(jù)處理可以把我們要更新的區(qū)域選出來(lái)。我們可以把它一起放到CityEngine中，拆遷區(qū)域基礎(chǔ)的影像，原有模型和原始的矢量，可以對(duì)這個(gè)區(qū)域的模型進(jìn)行過(guò)濾，屬性查詢，選擇合適的三維建筑物。例如，我們對(duì)這個(gè)地區(qū)建兩個(gè)新房子，通過(guò)加載規(guī)則就可以快速把房子建設(shè)出來(lái)。建好這個(gè)模型之后，就可以快速地更新到數(shù)據(jù)庫(kù)里面去。這里是可以選擇更新或者是替換原有的建筑物。替換的好處是我們不僅僅更新模型還可以把屬性數(shù)據(jù)更新。這是一個(gè)基于數(shù)據(jù)庫(kù)的完整的更新過(guò)程。并且預(yù)計(jì)六月份發(fā)布ArcGIS10.2的新版本，在這個(gè)新版里，可以在數(shù)據(jù)處理的工具中調(diào)用CityEngine的規(guī)則進(jìn)行建模，這意味在ArcGIS桌面下就可以直接使用規(guī)則創(chuàng)建模型，CityEngine與ArcGIS的集成進(jìn)一步加強(qiáng)，比如在做城市規(guī)劃化設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中通過(guò)調(diào)用規(guī)則，便快速產(chǎn)生一個(gè)不一樣的三維數(shù)據(jù)，可以通過(guò)規(guī)則驅(qū)動(dòng)，在規(guī)劃系統(tǒng)中快速呈現(xiàn)不同方案。大家可以期待著新的版本。
ArcGIS10.1對(duì)模型的支持進(jìn)一步加強(qiáng)，性能有著非常大的提高，這里面由于時(shí)間關(guān)系就不再演示。
地理信息區(qū)別于其他信息系統(tǒng)的主要方面就是空間分析，剛剛袁博士在地理數(shù)據(jù)上做了一些分析工作，通過(guò)分析揭示了地理隱含信息，充分發(fā)揮了地理信息的價(jià)值。三維GIS如何在好看之余有更多價(jià)值，這個(gè)就需要背后的空間分析來(lái)支撐。Esri在原有二維GIS上有很多強(qiáng)大的分析功能，這里都可以直接在三維當(dāng)中調(diào)用。我們做了一個(gè)熱點(diǎn)分析，來(lái)展示地區(qū)犯罪，來(lái)揭示什么地區(qū)的犯罪率高。在二維GIS下紅色的區(qū)域表示非常嚴(yán)重，而在三維下更加的直觀，犯罪爆發(fā)高的地區(qū)峰值比較高，通過(guò)三維加載可以更清晰地展示信息。還有常用的三維的工具，比如做一些三維的緩沖區(qū)，遮擋的分析，還有天地線等等。再比如說(shuō)室內(nèi)的三維，有室內(nèi)三維可以把路徑規(guī)劃好，發(fā)生9.11事件時(shí)人員怎么樣撤離，事先可以做模擬，以及如何設(shè)置安全通道，都可以用三維分析來(lái)完成。原有空間分析沒(méi)有足夠的工具，也沒(méi)有關(guān)系，可以用python的方式，把第三方的工具引進(jìn)進(jìn)來(lái)。比如我們做這個(gè)污染擴(kuò)散，就是采用第三方算來(lái)運(yùn)算的，根據(jù)風(fēng)向、氣壓、擴(kuò)散氣體等因素的不同，不同的時(shí)間段，三維擴(kuò)散形態(tài)是怎么樣，污染傳播的是怎么樣的一個(gè)過(guò)程都可以通過(guò)分析來(lái)展現(xiàn)。還可以將分析發(fā)布成服務(wù)，有了三維服務(wù)我們可以做到自動(dòng)化，人無(wú)需手工處理，可以一段時(shí)間分析一個(gè)結(jié)果?？傊?，強(qiáng)大的分析功能為這個(gè)三維平臺(tái)發(fā)揮價(jià)值提供了很好的支撐。
應(yīng)用開發(fā)對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)需要根據(jù)業(yè)務(wù)調(diào)用相應(yīng)的程序接口進(jìn)行開發(fā)。根據(jù)大家的需求，我們推出了3DViewer應(yīng)用開發(fā)模板。這個(gè)模板中有現(xiàn)成的目標(biāo)跟蹤，觸控，二三維聯(lián)動(dòng)等功能，大家做工作的時(shí)候無(wú)需從接口開始寫起來(lái)，這個(gè)模板可以有效減少大家研究、開發(fā)、3DGIS的時(shí)間和精力，使我們可以更加專注于業(yè)務(wù)應(yīng)用。
還有一個(gè)新的產(chǎn)品是針對(duì)中國(guó)用戶的需求開發(fā)的，ArcGIS runtime for 3D。目前來(lái)說(shuō)它的宗旨是什么，就是希望任何地方都有3D的因素。ArcGIS做二維非常好，三維上比二維來(lái)說(shuō)要弱一些，但是沒(méi)有關(guān)系我們做了3D重新的架構(gòu)，這個(gè)架構(gòu)未來(lái)是做什么的?
是基于同一個(gè)C++內(nèi)核的3D全新架構(gòu)，在這個(gè)內(nèi)核之上有移動(dòng)的API和WebAPI。大家關(guān)心的Web3DAPI是基于JavaScript的，可以支持所有主流的瀏覽器。這意味著所有做JavaScript開發(fā)的人員，不用懂太多的3D開發(fā)知識(shí)，就可以輕松的做Web3D的開發(fā)，預(yù)計(jì)今年底這個(gè)產(chǎn)品將會(huì)跟大家見面。
作為服務(wù)發(fā)布來(lái)說(shuō)，可以將我們看到的三維場(chǎng)景發(fā)布成GlobeService。另外一種方式是可以用CityEngine把三維打包成一個(gè)場(chǎng)景在瀏覽器上進(jìn)行成果的共享，這里由于時(shí)間關(guān)系我不演示服務(wù)的發(fā)布過(guò)程了。
最后我展示一個(gè)綜合的應(yīng)用。大家了解規(guī)劃的應(yīng)用，比如說(shuō)規(guī)劃上已經(jīng)有了一些數(shù)據(jù)，它事先用CAD做成控制規(guī)劃的數(shù)據(jù)。這里通過(guò)Python腳本寫了一個(gè)數(shù)據(jù)處理的工具，將建模需要屬性和圖形進(jìn)行整理，比如提取了樓層數(shù)，道路寬度，道路類型，用地類型一系列的信息。有了這些信息之后，把數(shù)據(jù)加載到CityEngine中。通過(guò)不同的規(guī)則，就可以快速批量創(chuàng)建三維建筑物和三維道路模型。
不僅僅能做到模型的快速創(chuàng)建，還可以算容積率，根據(jù)容積率我們可以看到紅色是容積率高的地方，黃色是容積率低的地方。比如說(shuō)我們做了一些設(shè)置，做一些修改，我們建的房子很高的時(shí)候，容積率必然發(fā)生變化，這里可以做一些設(shè)置，比如說(shuō)設(shè)計(jì)修改房子的高度。我們把這兩棟房子修改為50層，大家想象房子的容積率是不是也會(huì)變化，我們快速地執(zhí)行一個(gè)腳本，換算出來(lái)這塊地容積率怎么樣的?？梢赃x一下，看它的屬性，比如說(shuō)3.1的容積率，那么就可以運(yùn)行這個(gè)腳本。運(yùn)行這個(gè)腳本中你看到這個(gè)房屋由于我們把大樓設(shè)計(jì)更改了。通過(guò)CityEngine可以快速看到容積率變化情況。這里揭示的信息就是說(shuō)你可以動(dòng)態(tài)靈活調(diào)整你的建筑物，高度屬性設(shè)計(jì)，改變建筑物，并且可以快速反映變化的信息。
我們可以將這些創(chuàng)建好的模型導(dǎo)出去，把這個(gè)場(chǎng)景發(fā)布到Web場(chǎng)景，做一個(gè)Web場(chǎng)景的共享，也可以在Web中游覽一些數(shù)據(jù)，建筑物和屬性數(shù)據(jù)都可以查詢。不同顏色代表不同地塊用地性質(zhì)不同主干道的方式，這是二維顯示的，同時(shí)我們把它切換成3D的方式顯示，3D的道路，還有3D的建筑物。通過(guò)這樣的一個(gè)切換大家可以在瀏覽器中察看建筑物，還可以做一些對(duì)比分析應(yīng)用。
另外一種方式我們可以將這種模型導(dǎo)入到空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，在桌面中使用三維空間分析的工具。這里做一個(gè)天際線的應(yīng)用。天際線用于展示城市的天際是否美觀，是不是有些建筑物太突兀影響天際的美觀，分析完成后可以看所有建筑物產(chǎn)生的天際線。
也可以把數(shù)據(jù)放到3DViewer中做更多應(yīng)用，縮放、導(dǎo)航，二三個(gè)聯(lián)動(dòng)，這個(gè)功能是我們做好的，可以快速的定制行業(yè)應(yīng)用。
通過(guò)這個(gè)綜合演示，從數(shù)據(jù)生產(chǎn)到數(shù)據(jù)模型的設(shè)計(jì)，到三維發(fā)布產(chǎn)品，也可以做空間分析，或者將數(shù)據(jù)加載到3Dviewer中定制行業(yè)應(yīng)用。我們提供這樣一些完備的工具可以更好地為大家服務(wù)，支撐大家的應(yīng)用。
最后我總結(jié)一下我們?cè)谄脚_(tái)上所做的努力，在數(shù)據(jù)獲取上支持激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)管理可以用數(shù)據(jù)庫(kù)同步的更新，為了方便大家我們開發(fā)了3DViewer。未來(lái)方式有一個(gè)ArcGIS runtime for3D。今年陸續(xù)的發(fā)布出來(lái)，我們所做的工作就是使我們平臺(tái)更加完備，使大家能更好地做自己的業(yè)務(wù)，這是我們追求的愿景。由于時(shí)間很倉(cāng)促，講的非?？?，大家想了解最新信息可以關(guān)注Esri 3D的新浪微博——ArcGIS_三維，也可以關(guān)注產(chǎn)品技術(shù)的CSDN博客——ArcGIS產(chǎn)品與技術(shù)專欄，博客里面有很多技術(shù)文檔。我們?cè)?月5號(hào)~6號(hào)在中國(guó)科技會(huì)堂也有一個(gè)類似3Snews的大會(huì)——2013年Esri空間信息技術(shù)開發(fā)者大會(huì)，我們邀請(qǐng)大家參加開發(fā)者大會(huì)，屆時(shí)將會(huì)有更多的產(chǎn)品、技術(shù)的新動(dòng)態(tài)、細(xì)節(jié)跟大家分享，最后感謝大家的到來(lái)!
(感謝于強(qiáng)對(duì)演講速記內(nèi)容的校對(duì))
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