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哈佛大学使用ArcGIS进行3D空间分析

为了满足校园可视化的需要,哈佛大学在18年前已经启动哈佛规划与项目管理系统(HPPM),利用3D功能来连接2D地图。

起初,HPPM建模是利用CAD来制作一个个具有细节的单独建筑单体,复杂且非常消耗经费。但即使模型够复杂,也只是能够用于建立一些可视化场景或者辅助决策,却不能有效地进行3D空间分析。

3D空间分析在研究建筑体结构之间的关系时非常重要,这样能得到潜在新建筑体的方位和规划方法,进行有意义的再建模工作。另外,哈佛大学也想在网上实现这些功能。

结合地理环境

当2D校园地图被局限在土地利用地区、建筑位置、设备、交通网络这些要素里,3D地图却能够连接一个个带有地理特征的建筑。

一个连续更新和变化的3D校园地图能够服务于整体规划和管理。3D地图的元数据能够让数据库以不同的方式查看:规划者和管理者能够随时看到校园项目的进展情况,学生和老师能够随时找到校园的位置信息,财政部门领导能够利用地图制作财务报表。

幸运的是,三年后,随着GIS和电脑技术的发展,各种各样的3D技术难题被破解。3D不再是属于桌面端的技术,而是能够应用于更多的设备。智能手机和平板电脑也能够随时显示精美的3D地图。3D的CAD数据转换到地理数据库也变得简单。

这些技术的进步让3D地图学成为了必不可少的课题。

建立可持续的数字工作流程

考虑到校园建筑的数量,HPPM需要创建完整的工作流流程。

为了节省3D CAD数据到地理数据转换的时间,人员开始使用Esri Silver Tier 合作伙伴 FME数据 来处理非GIS文件到3D GIS 地理数据库的转换。但是文件非常的庞大,不能在校园的大比例尺上工作,不能有效流向3D数据。这样使用3D分析功能就可能会失败。

于是,HPPM开始使用 flyovers ,用来生产高分辨立体航空摄影影像数据,来更清楚地查看校园的变化。这种数据对创建轻量型3D数据来说是十分理想的,哈佛大学采用Esri合作伙伴的CyberCity3D数据去制作建筑模型。这些3D模型能够代替那些十分精细化的模型。同时,HPPM将3D建筑与高分辨率地形模型相结合,让规划师和建筑师都能够更好地使用地图。


3D模型从CAD制作出来之后,数据被导入到Esri CityEngine.

  为了统一3D数据,并给3D数据着色,HPPM使用了Esri CityEngine, Esri CityEngine能够有效地让不同的数据源整合起来,并让微调3D操作变得更加简单。

但有一些建筑单体模型不得不被拆分了,因为建筑的名称、所有者、街道地址必须要根据哈佛大学的所有信息来重新地被识别出来,在很多地方,哈佛却与剑桥和波士顿使用相同的地块。

这些建筑还需要与地形数据相匹配,这也将花费大量的时间。于是,哈佛大学与Esri的合作伙伴SmartBettercities通过简化信息来优化3D数据。SmartBettercities 使用CityEngine 来让地图符号化,来更容易编辑校园模型。

校园模型被作为地理数据库导出成功后,使用ArcScene 和 ArcGIS Pro,HPPM便能够制作3D数据了,并且进行一些控制工作,如统一预测等。还能够通过其他资源得到相关属性,比如Excel的资源。

最后,哈佛大学的这些轻量型的3D模型能够有效实现3D分析等功能,如进行预测天气变化,开发新场景,设计新园区,可视化线路,或者是进行植物规划设计。

分享3D地图

  哈佛大学的3D地图校园CloudCities在线分享,CloudCities是一个3D 网站,它能够使用ArcGIS技术在SmarterBetterCities上分享有关的服务。

在网络实现分享需要一个3D主服务器,因此哈佛大学使用了SmarterBetterCities的CloudCities。它是一个使用ArcGIS CityEngine的3D网站,能够为不同城市进行服务。它还允许人们能够快速访问CloudCities的内容,并在智能手机、平板电脑和没有安装相关软件的电脑上分享数据。

整合内部细节

3D模型可能成为重要的工作流数据来连接GIS和CAAD。他们能够发布申请,比如室内导航,或者管理智能计量设备。

正如一开始说的,哈佛大学和SmarterBetterCities设计制作了3D校园地图的room-findying网络申请。超过60多个学习空间被校园地图规划出来了。通过3D申请,在2015年6月的学习空间周里,学习空间已经被学生们有效使用了。

3D校园地图的下一阶段,哈佛将会继续与Esri和SmarterBetterCities合作开发更加多元的内部建筑模型,包括房间、楼梯、电梯等等。

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