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TopMap Earth技术特点简介

时间:2012-06-11 10:56:41  来源:  作者:

1.三维GIS的研究趋势
        近几年,三维可视化技术已成为当前空间信息技术的热点,国内众多研究机构、公司也已开发出众多三维GIS产品,虽然产品起步较晚,产品结构框架还不太完整,在海量数据处理能力、三维建模、三维分析、跨平台通信、二次开发支持等方面,相比国外软件也有一定差距,但是,国产软件因为具有基于国内客户需求而研发的特定优势,从而提供的空间信息化解决方案可能更适合国内客户;再者,国产三维地理信息软件具有更高的安全性,不仅适合国内大型企业、单位应用,而且能更方便地为各行业的特定需求开发提供底层技术支持,扩展性能更为强大。三维GIS作为GIS的一个重要发展方向,其研究范围涉及数据库、计算机图形学、虚拟现实等科学领域。目前,国内外许多学者对三维GIS的三维结构、三维建模以及单一领域的应用提出了多种方法和技术手段。现有的三维GIS,在三维场景可视化、实时漫游等系统功能方面取得了较好的成果,但是在空间数据的复杂分析与决策支持方面的能力还较弱,三维空间信息的网络化与标准化等问题也有待进一步深化和完善。通过与虚拟现实、人工智能等技术的结合应用,三维GIS能更加真实、生动地表现现实世界,为我们更好地洞察和理解现实世界提供了更多样的选择。
 2 .TopMap Earth 的技术架构体系
  TopMap Earth三维地理信息系统软件整体架构采用经典的多层软件体系模型构建,组件核心基于Java applet技术和JOGL技术开发,具有良好的跨平台特性,外围兼容现有的二维GIS软件平台的数据查询和分析功能,并且通过WebService技术,很好的发挥了分层数据结构的优势。软件支持开放的GIS数据规范(OpenGIS),开放式地理空间数据模型(Open Geodata Model,OGM),以及OGIS服务模型(OGIS Services Model,OSM),信息团体模型(Information Communities Model,ICM)等,具备地理数据和地理操作的交互性和开放性。
  软件采用多语言模块封装技术,核心采用Java SDK进行开发,外围服务基于.Net环境进行WebService 数据服务的封装。适用于目前大部分行业应用开放的需求。软件以applet组件为核心,对WebService,GIS Server,Data Server等模块进行用户定制模式封装开发,为信息系统建设提供了很好的灵活性和适用性。不但在逻辑上划分了各个模块的功能和相互之间的关系,而且在物理上实现了各模块的真正独立:它有四层体系构架,从上到下依次分为客户端、Web服务层、GIS服务层、数据层,每个模块都可以单独维护和升级更新。 TopMap Earth的GIS服务层既可以部署在一个物理服务器PC机上,也可以部署在多个服务器PC机群上。通过Web服务层的扩展,GIS服务层提供并行的GIS服务请求,也可以执行不同的任务或服务请求,下图给出了TopMap Earth的体系架构,水平方向表示同一个层次的逻辑单元,垂直方向表示各模块之间的交互关系。

客户端:
  需要安装JRE环境,一般安装J2SDK1.6及以上版本;支持多种Web浏览器,如Microsoft IE、Mozillo FireFox等;支持各种Web应用程序的访问或嵌入到已有Web应用程序中;支持桌面应用程序;支持移动应用程序等。Web用户通过浏览器向TME Applet服务进行交互,TME Applet提供与TopMap Earth Web应用服务的交互,响应用户的GIS请求。

Web服务层:
  运行于Windows或Linux的操作系统上。它包括TopMap Earth Web应用服务、数据服务器以及TME配置工具。TME应用服务接收客户端发送的GIS请求,并返回相应的操作结果,并与数据服务器进行连接,把数据缓存到客户端,实现在浏览器中对三维地球数据的渲染表现。数据服务器接收TME Web应用服务的请求,并向GIS服务层发送数据请求,最后将返回的数据通过TME应用服务返回给客户端。TME配置工具:可以对Applet客户端站点、TME Web应用服务、数据服务器三者的配置文件进行修改或配置。

GIS服务层:
  主要负责Web服务层与数据层的数据通信,实现多个GIS服务器的负载均衡功能(即群集功能)。它主要包括GIS地图引擎服务和负载管理服务,即TopMap-IMS应用服务。用户可以在单机上使用GIS地图引擎服务,也可以通过负载管理服务同时在多台PC机上进行数据通信,这样的体系结构充分利用设备,提高设备的利用率,同时也提高用户的并发访问量。

数据层:
  包括GIS数据库和基础地理信息数据。基础信息地理数据包括:地表数据、行政界、地名、三维建模数据等基础地理数据,它们都是以文件形式存放的空间数据。TopMap Earth 是依托于TopMap基础平台,GIS数据库中包含的栅格/影像数据、高程数据、矢量数据等都是以统一的TopMap数据格式进行存储,基于TopMap,可以充分发挥平台的数据管理能力和Web Service数据访问能力的优势,构建网络GIS系统。

3 .TopMap Earth 主要功能及技术指标
  TopMap Earth是一套三维地理信息系统软件,与二维GIS功能紧密结合,同时具备强大的三维地理信息显示和GIS相关分析功能,力求为用户提供一个功能全面、开发简便、性能好、易扩展的三维数字地球平台。
主要功能包括:地球基本显示、图层控制显示、地球导航定位、相关编辑功能、地球查询功能、三维模型加载、分析与模拟功能等。

 

主要指标

TopMap Earth 支持情况

空间数据显示

采用OpenGLD3D渲染技术,提供高质量的三维数据显示效果

空间数据处理

支持通用的空间数据处理功能

矢量数据查询

支持矢量数据的空间交互查询功能

海量空间数据管理

支持高效的海量影像数据索引管理技术

空间分析

支持常用的二三维GIS空间分析方法,如

淹没分析、通视分析、坡度分析、地形分析等。

二次开发能力

具备二次开发接口,可用于各行业GIS应用需求。

对二维GIS组件的支持

支持二维GIS的集成技术,可以通过高效叠加二维分析结果数据,实现三维显示效果。

KML及其他空间交换格式的支持

支持KML以及相关的SHP空间交换数据格式

Web客户端的支持

支持IEFirefox等流行的Web客户端

对三维模型的支持能力

具备粗模和精细模型的加载和显示浏览功能


4 .TopMap Earth 的技术特点
  TopMap Earth 的数据和分析服务是依托于TopMap基础平台,对TopMap World产品功能进行了扩展,完美兼容了栅格/影像数据、高程数据、矢量数据等TopMap数据格式,并进行了高效的缓冲存储,可以充分发挥三维GIS平台管理数据能力以及Web Service访问数据能力的优势,对构建网络三维GIS系统提供了良好的解决方案。

        TopMap Earth支持二维GIS的集成技术,可以通过高效叠加二维分析结果数据,实现三维显示效果。比如在二维等值分析以及专题图的应用,如下图:
 


等值线叠加应用效果

 


等值面叠加应用效果


柱状专题图叠加应用效果

饼状专题图叠加应用效果

  TopMap Earth 采用多层软件架构体系,使得系统结构更加清晰,用户应用扩展更加方便,大大提高了用户系统的可维护性。并提供负载均衡功能(即群集功能)以及TopMap-IMS应用服务来管理GIS地图引擎服务,使用户可以同时在多台PC机上进行数据通信和传输,这样的体系结构充分利用现有设备运算分析能力,提高现有设备的利用率,提高了系统使用的效率,同时也提高用户的并发访问量。
  TopMap Earth实现了三维地球模型的显示、浏览、地形地貌叠加、二维分析结果叠加。适应了目前国内GIS项目开发的应用需求,为企业二三维地理信息系统一体化提供了很好的行业应用解决方案,具有很大的市场潜力和发展空间。

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