对数字建筑物模型进行地理定位

在开发工程时,建筑师和建筑工程师将创建表示每个规划建筑物的数字模型。 他们使用建筑物信息建模(或 BIM)信息来实现这一目的。 为了建立工程周围的建筑和自然环境的完整视图,他们可能希望将数字模型导入地理信息系统 (GIS),例如 ArcGIS。 目标是创造一个内容丰富且引人入胜的 3D 场景,使规划的建筑物显示在更大的背景中。

为了成功集成到 GIS 场景中,数字模型必须使用坐标系正确放置或地理定位到实际位置处。

在本教程中,作为荷兰鹿特丹 De Zalmhaven 综合建筑群工程的施工经理,您将对表示高层建筑的数字模型进行地理定位,并将其集成到表示鹿特丹市中心的 3D 场景中。

本教程上次于 2025 年 5 月 20 日使用 ArcGIS Pro 3.5 进行了测试。 如果您使用的是其他版本的 ArcGIS Pro,可能会遇到不同的功能和结果。

下载 BIM 数据,启动 ArcGIS Pro 并加载表示鹿特丹市中心的 3D Web 场景。

检查数字建筑物模型,为其添加粗略的位置信息,在场景中显示模型,然后进行更精确的地理定位。

首先,您将在 ArcGIS Pro 中准备所需的所有内容,然后在场景中找到 De Zalmhaven 综合建筑群工程的位置,并从视野中隐藏两个将要拆除的旧建筑,从而为工程腾出空间。

首先,您将下载将在本教程中使用的 BIM 数据。 然后,您将启动 ArcGIS Pro 并加载表示鹿特丹市中心的 3D Web 场景。

开始下载前,根据 Web 浏览器的不同,系统可能会提示您选择文件的位置。 大多数浏览器将默认下载到计算机的 Downloads 文件夹下。

接下来,您将启动 ArcGIS Pro。

现在,您将在 ArcGIS Pro 中打开表示鹿特丹市中心的 Web 场景。

片刻之后,将显示 3D 场景。

您要将其用作 De Zalmhaven 综合建筑群的背景。

除了底图和地面图层之外,场景包含多个要素图层,例如 Buildings、Bridges 和 Trees。 您将浏览场景以自行熟悉场景。

导航器滚轮将展开以包含 3D 导航功能。

不同的图层聚集在一起,创造了引人入胜、信息丰富的城市景观。 现在,您要将工程保存在存储 BIM 数据的同一文件夹中。

在此部分中,您下载了 BIM 数据,在 ArcGIS Pro 中打开了 3D Web 场景并保存了工程。

现在,您将在场景中查找规划的 De Zalmhaven 综合建筑群的地点。 为此,您将使用定位工具。

场景将放大到 A 地址。 此地址与未来 De Zalmhaven 综合建筑群的位置非常匹配,因此将保留该默认结果。

您可能看不到标记 A,因为它被建筑物遮挡。

De Zalmhaven 综合建筑群将建于标有大型黄色椭圆形的位置,在标记 A 的左侧。

在本部分中,您在场景中找到规划的 De Zalmhaven 综合建筑群的位置。

在未来 De Zalmhaven 综合建筑群的位置,当前显示两个旧建筑物。 您将隐藏旧建筑物,为新建筑物腾出空间。 首先,您将查找两个建筑物的 ID。

如果未显示弹出窗口,在功能区地图选项卡的导航组中,展开浏览下拉箭头并确保已选择顶部图层选项。

接下来,您将使用两个建筑物的 ID 构建查询,以从显示内容中将其排除。

场景将刷新并重新绘制,不包括两个建筑物。

两个建筑物仅从 ArcGIS Pro 工程的视野中移除。 它们不会从原始 Web 场景中移除。

现在这两个旧建筑物已经隐藏,您可以开始为未来的 De Zalmhaven 综合建筑群地理定位其中一个数字建筑物模型。

您将聚焦于表示 De Zalmhaven 综合建筑群的高层建筑物的数字模型。 检查数字模型后,您将为其添加粗略的位置信息。 然后,您将在场景中显示模型并继续进行更精确的地理定位。

您将检查数字模型的结构。

如果未显示 DigitalModels 文件夹,右键单击 De_Zalmhaven_complex 然后选择刷新。

Building_1_HR_Solution 包含与 Building_1_HR 相同的高层建筑物,但是已进行地理定位。 如有必要,您可以使用它作为本教程的解决方案。

Building_2_MR 包含第二个建筑物模型,即中高层建筑物,您可以在本教程的后续部分中使用此模型。

每个领域均由多个类别组成。 例如,建筑领域包含烟囱、门、屋顶和墙壁等类别。

现在,您将验证高层模型是否尚未进行地理定位。

空间参考已设置为未知坐标系。 要进行地理定位,数字模型需要以 .prj 文件的形式提供坐标系信息。 此信息当前不存在。

坐标定位文件变换已设置为无坐标定位文件变换。 要进行地理定位,数字模型还需要坐标变换信息,此信息通常存储在 3D 坐标定位文件中(.wld3)。 此信息用于确定数字模型的位置在指定坐标系中移动和旋转的方式。 此信息当前也不存在。

高层模型不具有任何需要进行地理定位的信息。

现在,您已了解了有关高层模型的信息并验证了它尚未进行地理定位,因此将开始地理定位进程。

您将为高层模型分配坐标系,然后为其添加粗略位置信息。

此时,可以再次验证是否未分配坐标系。 此 Web 场景使用荷兰国家坐标系 RD New,因此,您将为高层模型分配相同的坐标系。

为了避免因动态重投影数据而降低场景显示的速度,3D 场景和数字模型应该始终位于同一坐标系中。

片刻后,验证位置选项卡更新为反映坐标系分配情况。

但是,ArcGIS Pro 仍然不知道在分配的坐标系中的何处定位高层模型。 您将提供位置附近的街道地址,从而在大致位置放置模型。

这是与规划的高层位置最匹配的地址。

此地址作为高层的建议位置列出。

建筑物的坐标将自动移动并旋转,以放置在建议位置处。 变换信息存储在新的 3D 坐标定位文件 (.wld3) 中。

片刻后,验证位置选项卡将更新,提示您模型范围位于坐标系的使用范围内,且模型位于建议位置。

您将检查是否已创建 .prj 和 .wld3 辅助文件。

您可以查看新创建的 .prj 和 .wld3 辅助文件。

在本部分中,您为高层模型分配了坐标系,并基于街道地址为其添加了粗略位置信息。 现在即可在场景中显示建筑物。

现在,您要将高层模型添加到场景以优化其地理位置。 但是,为了便于操作,您将仅添加单个类别,而不是添加具有许多领域和类别的完整模型。 您将选择 Slabs 类别,此类别包含楼层轮廓并且易于解释。

考虑到此目的,也可以选择 Walls 类别。

片刻后,Slabs 多面体要素类将显示在场景中。

如预期的那样,建筑物位于 Vasteland 12G, 3011 BL Rotterdam 地址处,此为临时粗略位置。

在将建筑物移动到其准确位置之前,您可以通过过滤掉所有不靠近地面的建筑物楼层来简化操作。 为此,您将使用定义查询。

在场景上,建筑物将重新绘制,仅显示前几个楼层。

要了解所需的建筑物确切位置,您将使用外业测量员捕获的地面控制点。 它们表示建筑物两个角的位置。 现在,要将测量点图层添加到场景。

图层随即出现在场景中。

在本部分中,您显示了建筑物楼面并进行了过滤以仅查看较低的楼层。 然后,您将控制点添加到场景。 现在,即可对建筑物进行精确地理定位。

现在,您将移动和旋转高层模型,从而进行精确地理定位。 您将在地理配准功能区选项卡上执行此操作。

随即显示地理配准选项卡。

您将关闭 Buildings 图层以清理场景。

现在,您将根据以下示例图像水平移动高层模型以匹配建筑物各角和控制点:

在场景中,建筑物将在移动模式下激活。 其表面变为青兰色并显示方向箭头(红色、海军蓝和绿色)。

您可通过箭头一次性地在单个方向上移动对象。 但是,您无需此时使用箭头。

此时无需使用比例按钮,因为数字模型相对于场景的比例为 1:1。

您将更改场景视图以支持地理位置微调进程。

确保控制点现在显示在建筑物前方。

如有必要,您也可以按 C 键并拖动鼠标来平移场景。

您将检查建筑物当前的垂直位置。

建筑物当前完全位于地面上方。 但是,最低的楼面应位于地下。 您将使用绿色方向箭头修复此问题,此箭头用于垂直移动。

应该位于地面上的楼面在下方示例图像上使用黄色箭头指示:

确保地面楼面位于地表,未消失在地下。

如有必要,您也可以使用旋转工具将建筑物旋转一定角度。

现在,建筑物位于正确位置。

在本部分中,您精确对齐了高层模型和控制点。

现在,您将完成地理定位进程。 首先,您将保存变换信息。

将显示一条警告消息,提醒您 .wld3 文件将被覆盖。

地理配准选项卡随即消失。 现在,您将从场景中移除 Slabs 图层,并改为显示完整的高层模型。

完整的高层模型随即显示在场景中,并且已正确进行地理定位。

接下来,您将添加第二个数字建筑物模型并浏览场景。

使用相同的工作流,您可以根据需要对许多数字建筑物模型进行地理定位。 例如,De Zalmhaven 综合建筑群包含第二个建筑物(一个中层建筑物),也需要进行地理定位。 本教程中的时间有限,因此已将中层建筑物进行地理定位,您只需要将其添加到场景。

因为其包含地理位置信息,中层建筑物显示在正确位置,即高层建筑物旁边。

默认情况下,仅打开了每个建筑物模型的 ExteriorShell 模型。 可以根据需要打开或关闭其他模型。

片刻后,更多细节将添加到场景中的建筑物。

在本教程中,您对数字建筑物模型成功进行了地理定位,并将其集成至现有场景。 现在,您可以在信息丰富的城市环境中分析建筑物,并将其作为新 Web 场景的一部分共享给您的受众。

本教程中使用的 Web 场景数据由荷兰国家政府(地政局、基础设施和水资源管理部、内政及王国关系部及经济事务和气候政策部、Rijkswaterstaat 和 Geonovum)、鹿特丹市和 Esri Netherlands 公开提供。数字模型数据由 Royal BAM Group (Koninklijke BAM Groep) 赞助提供。

在 ArcGIS Pro 中,您可以创建逼真的 3D 场景以可视化现实世界,或者创建制图场景以可视化基于数据的信息。 在本课程中,您将了解如何规划 3D 场景、可在场景中使用的数据类型以及如何创建场景。

在本课程中,您将了解用于在 3D 场景中建模现实世界的数据类型,包括功能性表面和 3D 要素类型。

掌握常用工具来映射、分析、维护和共享 GIS 数据和信息产品。 学习核心 GIS 概念,以帮助您创建准确的地图并生成可靠的分析结果。

THE END
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1.基于地理新课程标准下培养学生的地理实践力———以制作地球仪5. 你通过地球仪模型制作活动提升了哪些能力?(多选题) A 对地理知识的理解B 空间想象力C 动手操作能力D 团队合作能力E 解决实际问题的能力F其他: 6. 制作地球仪模型是否激发了你的学习兴趣? A 非常同意B 同意C 一般D不同意E 非常不同意 7. 你认为地球仪模型制作是否帮助你更直观地理解抽象地理概念? A 非jvzquC41yy}/ys}0ep5y|8826;=86@=0cuvy