Ｉ Ｔ 技 术
数字城市三维建模关键技术研究
何小军 朱小敏
（江苏智途科技有限公司 江苏扬州 ２２５００９）
摘 要：三维模型能够真实、生动地表达三维空间信息，成为数字城市的研究重点。建筑物的三维建模作为主要的建模内容有着重要的地位，快速、逼真地建立建筑物的三维模型成为建模的研究重点。本文探讨了数字城市中三维建模的主要内容和相关建模方式，并以实例的方式实现了三维建筑物建模，结果表明该思路能满足实际应用。关键词：数字城市 三维建模中图分类号：Ｐ２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１２）０２（ｂ）－００３７－０２
１ 引言
“数字城市”的概念来源于“数字地球”，它是“数字地球”的理念在城市的引用、延伸和拓展。由于在理解层面和切入角度上的差异，目前仍很难对“数字城市”内涵作确切的定义。但随着对“数字城市”理论与技术的研究及应用探索的不断深入，人们对它的认识将会逐渐趋向统一，并形成对它的标准定义。
三维模型能够真实、生动地表达三维空间信息，成为数字城市的研究重点。建筑物的三维建模作为主要的建模内容有着重要的地位，快速、逼真地建立建筑物的三维模型成为建模的研究重点。
三维地理信息系统的建立，可以和现有的二维地籍数据、规划数据、土地利用数据等结合，分别形成三维地籍系统、三维规划系统、三维土地利用系统等。这些三维系统具有快速的三维漫游、查询、定位、统计、分析、打印输出等功能，将更好地为“数字国土”服务。三维模型的快速建立与更新，对维护三维地理信息系统数据的现势性、直观性、更好地为国土资源利用提供更好的决策，具有十分重要的作用和意义。
２ 三维建模技术现状
三维城市模型（３ＤＣｉｔｙＭｏｄｅｌ，３ＤＣＭ）是地理信息系统、数字摄影测量及其相关学科的研究热点之一。尽管３ＤＣＭ的研究历史非常短暂，但人们针对不同的应用目的，构
建了各种具有不同功能的３ＤＣＭ，具体分为以下几类。
２．１遥感影像与ＤＥＭ结合方式
即直接利用ＤＥＭ生成地形三维透视图，遥感影像作为纹理映射到地形表面。这种方式只是一种地形景观，无法对地表实体对象进行三维显示、空间信息查询和分层管理。大多数成熟的商品化ＧＩＳ系统（如ＡｒｃＶｉｅｗ、ＭａｐＧｕｉｄｅ）己经具有这种２．５维的地形显示功能。
２．２基于２ＤＧＩＳ的构建方式
即利用现有２ＤＧＩＳ数据及其三维属性信息建立３ＤＣＭ。该方式包括以下具有代表性的构建方法：（１）在二维ＧＩＳ的基础上，直接添加一些信息（如房屋高度、墙面纹理等），使用假定高度和模拟纹理来构建建筑物对象。这种方法的缺点在于模型真实感差，对城市景观信息的表达少，另外没有考虑ＤＥＭ。（２）ＤＥＭ和二维ＧＩＳ结合的方式，这种方式用ＤＥＭ作为建筑物的承载体，表达地表的起伏，然后使用假定高度和模拟纹理来构建建筑物对象，比上一种方式更具真实感。（３）部分２ＤＧＩＳ系统（Ａｒｃ／Ｉｎｆｏ）发展了构建３ＤＣＭ的功能模块，具有初步的量测功能，但缺乏对建筑物纹理的提取与处理，景观表达的真实感程度不够。２．３纯三维的构建方式
针对数据获取方式的差异，纯三维构建３ＤＣＭ方式分以下不同方法：（１）利用地面摄影影像与地面激光扫描仪来构建，这
种方法每次采集数据范围受通视条件所限，在建筑群密集地区难以应用；（２）利用卫星影像与机载激光扫描仪来构建，该方法采集数据快，但获取的ＤＥＭ精度不高；（３）航空立体像对的方法，利用目标提取技术，实现航空影像房屋三维数据的半自动量测，进而在地面与建筑物表面二维半不规则三角网和原始数字影像的基础上，实现建筑物可见表面纹理恢复，重建城市三维景观。
３ 数字城市三维建模的关键内容
目前建筑物三维建模的一般流程如图１所示。三维空间数据的获取，实质是空间定位数据的采集。三维模型的建立与编辑，三维几何模型是纹理数据和属性数据的载体，也是数码城市ＧＩＳ提供各种定量空间解析分析能力的基础。建筑物表面纹理数据主要用于提供逼真的视觉标识，增强对建筑物本身及其相互之间空间关系的感知和识别。可视化技术的运用，用于增强用户与数据模型之间的交互操作性能，尤其是与虚拟现实技术的结合，使得用户沉浸于三维的场景中与模型数据直接进行交互操作。
３．１三维建模数据的获取
三维建模的首要任务就是要收集建模的数据。在城市中存在着众多的数据源，这些数据源包括：（１）规划建筑物的设计图纸及文档资料。（２）城市数字地图（地形图、地籍图等）和２ＤＧＩＳ数据库。（３）摄影测量数据。数字摄影测量不仅可以提供丰富的几何和纹理数据，而且还可以提供丰富的拓扑和语义信息。（４）遥感数据。高分辨率遥感影像可以为城市３Ｄ城市模型的建立提供详细、丰富的几何和语义信息数据，是生成正射影像数据和ＤＴＭ的重要数据源。合成孔径雷达（ＳＡＲ）是一种全天时、全天候的微波成像雷达，不仅可以详细准确地观测地形地
二维图形数据三维观测数据
三维矢量数据和高程属性
三维模型建立
纹理粘贴
三维模型编辑
三维模型数据
库
可视化与发布
图１ 建筑物三维建模一般流程
图２
科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ３７
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式），使它能够被分配到ＣＤ／ＤＶＤ ＲＯＭ或发布到网页上。ＫＭＬ中包含工程中用到的所有的资源，因此它相对于源文件是独立的。
貌，获取地球表面的信息，还可以透过地表收集地表下面的信息。（５）混合测量系统。混合测量系统中一个典型就是ＣＣＤ相机和全站仪组合系统。此系统可用于建筑物立面的扫描及建筑场地的地形表示。此系统适合于建筑物外部和内部数据的几何和纹理数据的获取，解决了３Ｄ城市模型中内部数据获取困难的问题。
就当前的应用需求来说，场景三维建模需要的数据主要有：二维图形、地形数据、地表图像、三维观测数据和模型表面纹理等。
３．２建模方式
目前在数字城市的三维建模中有很多种建立模型的方式。现介绍如下：
（１）使用ＣＡＤ软件建模。ＡｕｔｏＣＡＤ软件具有强大的二维图形绘制功能及编辑功能，是当今二维图形绘制软件的主流工具，这是它的优点。但是它在三维图形建模、渲染处理及动画制作方面功能较弱，不适合于复杂三维模型的建造和动画的制作。ＡｕｔｏＣＡＤ模型表达精细、精确，有精确尺寸定义，但数据结构复杂、数据量大，不支持与地形的叠加，不支持属性定义，主要用于工业零部件建模和单独的桥梁等建筑物建模。（２）常用动画软件建模。如３Ｄ ＭＡＸ等，模型表达精细，建模工具丰富，但是数据结构复杂，数据量大，不支持与地形叠加，且不能交互编辑查询，仅限于动画浏览。（３）专业软件建模。如ＭｕｔｉＧｅｎ Ｃｒｅａｔｏｒ软件功能强大，支持大面积地形建模，支持建筑物建模。模型数据结构简洁，可以在运行过程中进行交互操作，实时计算动画场景，通过开发，可以与影像、矢量数据、ＤＥＭ数据等叠
加。但表达不精细，数据交互编辑、查询能
力较弱。（４）ＯｐｅｎＧＬ开发。使用ＯｐｅｎＧＬ＋ＶＣ模式，通过编程的方式建立模型。此方式能大量使用数学曲线、曲面表达三维模型、自定义数据结构、数据显示算法等。一般用于开发三维基础软件。
目前，在实际应用技术中，较为普遍和实际的模型制作是利用３ＤＭＡＸ制作或者是利用ＭｕｌｔｉＧｅｎ Ｃｒｅａｔｏｒ制作。３．３模型的发布与应用
采用提供了二次开发功能的数字城市开发平台，使用ａｓｐ．ｎｅｔ技术，开发了一套能够实现对矢量数据、影像数据、ＤＥＭ、三维模型等多源数据集中管理的三维地理信息发布系统，从而实现三维场景的显示、漫游、定位、查询等功能，为决策部门提供辅助决策。
５ 结论
文章对数字城市中的三维建模关键环节进行探讨，总结了当前三维建模过程中的主要技术和方法，并以实例的方式实现了三维建筑物建模和发布，结果表明在数字城市建设中，主要把握数据获取、三维建模和模型的发布与应用三个环节，即能较好完成数字城市工作，使其满足实际应用。
参考文献
［１］朱庆，林珲．数码城市地理信息系统—
—虚拟城市环境中的三维城市模型初探［Ｍ］．武汉：武汉大学出版社，２００４．［２］胡鹏，黄杏元，花一新．地理信息系统教
程［Ｍ］．武汉：武汉大学出版社，２００７．［３］成遣，宋伟东，徐爱功等．基于ＭＡＧＩＳ的
城市三维可视化系统的建立［Ｊ］．矿山测量，２００５（３）．
［４］陆丽芳．ＡｕｔｏＣＡＤ、３ＤＳ ＭＡＸ和
Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ软件间的数据转换和数据共享［Ｊ］．铁路计算机应用，２００７，１６（１１）．［５］顾朝林，段学军，于涛方等．论“数字城
市”及其三维再现关键技术［Ｊ］．地理研究，２００２，２１（１）．
［６］王杰，等．深度探讨三维数字城市建模
理论与实现思路［Ｊ］．科技创新导报，２０１１，１．［７］周游．“数字城市”三维仿真平台建设的
研究综述［Ｊ］．科技创新导报，２００８，２７：１６．
４ 应用
本次实验以“ＳｕｐｅｒＭａｐ”中的三维建模为例。采用３Ｄｍａｘ软件对建筑物进行三维建模，以及能够访问海量数据、具有强大二次开发功能的三维地理信息软件ＳｕｐｅｒＭａｐＳｅｒｖｉｃｅ ＧＩＳ作为开发平台开发演示系统。（如图２所示）
“ＳｕｐｅｒＭａｐ”构建三维数字城市的方案如下：
（１）采用正射航空或卫星影像和地表高程数据并利用１∶５００地形图在３ｄ ＭＡＸ中建立数据集；（２）将数据集文件加载到３ｄ ＭＡＸ中，并用编辑工具利用数据集中各项数据建立三维建筑物模型及利用本地数据库中及网络中加载各类２Ｄ信息（如花草，树木，人物等）；（３）保存工程文件或者打包输出（ＫＭＬ格
（上接３６页）
人员，记录下井人员行动轨迹的主要作用，同时给我矿带来了可观的经济效益和社会效益，并起到了辅助我矿考勤系统的功能。
６ 存在问题及解决方案
目前井下人员的跟踪，基本上采用的是ＲＦＩＤ。这种方法是在矿井井口处，或其它井下一些关键通道口，使用射频卡（ＲＦＩＤ）读取的方法对下井人员进行记录跟踪的方法。这种方法存在如下几个问题：
（１）标识卡有效工作时间短
从煤矿人员定位发展情况看，有源标识卡取代无源标识卡已经是不争的事实，所以识别卡的电量问题是影响信号发送与接收的关键问题，电量低势必影响分站的读卡效果，所以为解决标识卡的供电问题，应研究灯卡合一的标识卡，严格地讲这样做可能要破坏矿灯的防爆性能的。因此，开发低功耗、高效率的标识卡技术是当前人员定位系统发展中需要解决的一个问题。
（２）在高速条件下定位人员漏检率较高
射频卡这种系统读卡速度十分有限，不能处理多人同时快速通过读卡系统的情况（例如乘车下井、多人一起行走），此时，系统往往会出现漏读；
提高系统在高速、大流量下识别的准确性是人员定位系统面临的一个难题。这点我矿采取在人员密集地段多加分站的方法，以相对密集的分站布控解决个别卡漏读的现象，目前此方法效果显著。
（３）定位精度低
由于井下定位系统传播信道的复杂性和非线性，人原地定位范围在０到１００米之间，范围较大，急需发展此种情况下的精确定位技术。
（４）标识卡价格昂贵、读卡器价格昂贵受煤矿井下环境的影响，标识卡和分站容易损坏，所以更换频率较勤，容易造成材料成本的增加。
（５）井上呼叫井下功能需要完善
人员定位系统信息传输的方向是双向的，作为保证矿工安全的系统由井上向井下发送信息时，识别卡的表现现象仅仅是
识别卡上的指示灯闪，而没有其他显示，这使得被井上呼叫的人员不易发现，失去了井上呼叫井下的意义，应在识别卡上增加声音，以便方便井下被呼叫人员及时发现。
（６）功能单一
人员定位系统主要功能为，人员位置跟踪、考勤，功能单一，与安全监控系统，生产调度系统、采矿、地测等系统信息缺乏交互，彼此的信息不能共享，致使系统的决策支持功能受限。
７ 结论
综上，煤矿井下定位系统在煤矿安全管理上的应用，使得煤矿安全生产调度得到了很大提高，减少了因安全检查不到位带来的隐患，基本杜绝了员工违章作业和超时作业现象，大大提高了煤矿防灾，抗灾的能力，同时为煤矿的安全生产带了巨大的社会效益和经济效益。
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数字城市三维建模关键技术研究
何小军 朱小敏
（江苏智途科技有限公司 江苏扬州 ２２５００９）
摘 要：三维模型能够真实、生动地表达三维空间信息，成为数字城市的研究重点。建筑物的三维建模作为主要的建模内容有着重要的地位，快速、逼真地建立建筑物的三维模型成为建模的研究重点。本文探讨了数字城市中三维建模的主要内容和相关建模方式，并以实例的方式实现了三维建筑物建模，结果表明该思路能满足实际应用。关键词：数字城市 三维建模中图分类号：Ｐ２文献标识码：Ａ文章编号：１６７４－０９８Ｘ（２０１２）０２（ｂ）－００３７－０２
１ 引言
“数字城市”的概念来源于“数字地球”，它是“数字地球”的理念在城市的引用、延伸和拓展。由于在理解层面和切入角度上的差异，目前仍很难对“数字城市”内涵作确切的定义。但随着对“数字城市”理论与技术的研究及应用探索的不断深入，人们对它的认识将会逐渐趋向统一，并形成对它的标准定义。
三维模型能够真实、生动地表达三维空间信息，成为数字城市的研究重点。建筑物的三维建模作为主要的建模内容有着重要的地位，快速、逼真地建立建筑物的三维模型成为建模的研究重点。
三维地理信息系统的建立，可以和现有的二维地籍数据、规划数据、土地利用数据等结合，分别形成三维地籍系统、三维规划系统、三维土地利用系统等。这些三维系统具有快速的三维漫游、查询、定位、统计、分析、打印输出等功能，将更好地为“数字国土”服务。三维模型的快速建立与更新，对维护三维地理信息系统数据的现势性、直观性、更好地为国土资源利用提供更好的决策，具有十分重要的作用和意义。
２ 三维建模技术现状
三维城市模型（３ＤＣｉｔｙＭｏｄｅｌ，３ＤＣＭ）是地理信息系统、数字摄影测量及其相关学科的研究热点之一。尽管３ＤＣＭ的研究历史非常短暂，但人们针对不同的应用目的，构
建了各种具有不同功能的３ＤＣＭ，具体分为以下几类。
２．１遥感影像与ＤＥＭ结合方式
即直接利用ＤＥＭ生成地形三维透视图，遥感影像作为纹理映射到地形表面。这种方式只是一种地形景观，无法对地表实体对象进行三维显示、空间信息查询和分层管理。大多数成熟的商品化ＧＩＳ系统（如ＡｒｃＶｉｅｗ、ＭａｐＧｕｉｄｅ）己经具有这种２．５维的地形显示功能。
２．２基于２ＤＧＩＳ的构建方式
即利用现有２ＤＧＩＳ数据及其三维属性信息建立３ＤＣＭ。该方式包括以下具有代表性的构建方法：（１）在二维ＧＩＳ的基础上，直接添加一些信息（如房屋高度、墙面纹理等），使用假定高度和模拟纹理来构建建筑物对象。这种方法的缺点在于模型真实感差，对城市景观信息的表达少，另外没有考虑ＤＥＭ。（２）ＤＥＭ和二维ＧＩＳ结合的方式，这种方式用ＤＥＭ作为建筑物的承载体，表达地表的起伏，然后使用假定高度和模拟纹理来构建建筑物对象，比上一种方式更具真实感。（３）部分２ＤＧＩＳ系统（Ａｒｃ／Ｉｎｆｏ）发展了构建３ＤＣＭ的功能模块，具有初步的量测功能，但缺乏对建筑物纹理的提取与处理，景观表达的真实感程度不够。２．３纯三维的构建方式
针对数据获取方式的差异，纯三维构建３ＤＣＭ方式分以下不同方法：（１）利用地面摄影影像与地面激光扫描仪来构建，这
种方法每次采集数据范围受通视条件所限，在建筑群密集地区难以应用；（２）利用卫星影像与机载激光扫描仪来构建，该方法采集数据快，但获取的ＤＥＭ精度不高；（３）航空立体像对的方法，利用目标提取技术，实现航空影像房屋三维数据的半自动量测，进而在地面与建筑物表面二维半不规则三角网和原始数字影像的基础上，实现建筑物可见表面纹理恢复，重建城市三维景观。
３ 数字城市三维建模的关键内容
目前建筑物三维建模的一般流程如图１所示。三维空间数据的获取，实质是空间定位数据的采集。三维模型的建立与编辑，三维几何模型是纹理数据和属性数据的载体，也是数码城市ＧＩＳ提供各种定量空间解析分析能力的基础。建筑物表面纹理数据主要用于提供逼真的视觉标识，增强对建筑物本身及其相互之间空间关系的感知和识别。可视化技术的运用，用于增强用户与数据模型之间的交互操作性能，尤其是与虚拟现实技术的结合，使得用户沉浸于三维的场景中与模型数据直接进行交互操作。
３．１三维建模数据的获取
三维建模的首要任务就是要收集建模的数据。在城市中存在着众多的数据源，这些数据源包括：（１）规划建筑物的设计图纸及文档资料。（２）城市数字地图（地形图、地籍图等）和２ＤＧＩＳ数据库。（３）摄影测量数据。数字摄影测量不仅可以提供丰富的几何和纹理数据，而且还可以提供丰富的拓扑和语义信息。（４）遥感数据。高分辨率遥感影像可以为城市３Ｄ城市模型的建立提供详细、丰富的几何和语义信息数据，是生成正射影像数据和ＤＴＭ的重要数据源。合成孔径雷达（ＳＡＲ）是一种全天时、全天候的微波成像雷达，不仅可以详细准确地观测地形地
二维图形数据三维观测数据
三维矢量数据和高程属性
三维模型建立
纹理粘贴
三维模型编辑
三维模型数据
库
可视化与发布
图１ 建筑物三维建模一般流程
图２
科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ３７
Ｉ Ｔ 技 术
式），使它能够被分配到ＣＤ／ＤＶＤ ＲＯＭ或发布到网页上。ＫＭＬ中包含工程中用到的所有的资源，因此它相对于源文件是独立的。
貌，获取地球表面的信息，还可以透过地表收集地表下面的信息。（５）混合测量系统。混合测量系统中一个典型就是ＣＣＤ相机和全站仪组合系统。此系统可用于建筑物立面的扫描及建筑场地的地形表示。此系统适合于建筑物外部和内部数据的几何和纹理数据的获取，解决了３Ｄ城市模型中内部数据获取困难的问题。
就当前的应用需求来说，场景三维建模需要的数据主要有：二维图形、地形数据、地表图像、三维观测数据和模型表面纹理等。
３．２建模方式
目前在数字城市的三维建模中有很多种建立模型的方式。现介绍如下：
（１）使用ＣＡＤ软件建模。ＡｕｔｏＣＡＤ软件具有强大的二维图形绘制功能及编辑功能，是当今二维图形绘制软件的主流工具，这是它的优点。但是它在三维图形建模、渲染处理及动画制作方面功能较弱，不适合于复杂三维模型的建造和动画的制作。ＡｕｔｏＣＡＤ模型表达精细、精确，有精确尺寸定义，但数据结构复杂、数据量大，不支持与地形的叠加，不支持属性定义，主要用于工业零部件建模和单独的桥梁等建筑物建模。（２）常用动画软件建模。如３Ｄ ＭＡＸ等，模型表达精细，建模工具丰富，但是数据结构复杂，数据量大，不支持与地形叠加，且不能交互编辑查询，仅限于动画浏览。（３）专业软件建模。如ＭｕｔｉＧｅｎ Ｃｒｅａｔｏｒ软件功能强大，支持大面积地形建模，支持建筑物建模。模型数据结构简洁，可以在运行过程中进行交互操作，实时计算动画场景，通过开发，可以与影像、矢量数据、ＤＥＭ数据等叠
加。但表达不精细，数据交互编辑、查询能
力较弱。（４）ＯｐｅｎＧＬ开发。使用ＯｐｅｎＧＬ＋ＶＣ模式，通过编程的方式建立模型。此方式能大量使用数学曲线、曲面表达三维模型、自定义数据结构、数据显示算法等。一般用于开发三维基础软件。
目前，在实际应用技术中，较为普遍和实际的模型制作是利用３ＤＭＡＸ制作或者是利用ＭｕｌｔｉＧｅｎ Ｃｒｅａｔｏｒ制作。３．３模型的发布与应用
采用提供了二次开发功能的数字城市开发平台，使用ａｓｐ．ｎｅｔ技术，开发了一套能够实现对矢量数据、影像数据、ＤＥＭ、三维模型等多源数据集中管理的三维地理信息发布系统，从而实现三维场景的显示、漫游、定位、查询等功能，为决策部门提供辅助决策。
５ 结论
文章对数字城市中的三维建模关键环节进行探讨，总结了当前三维建模过程中的主要技术和方法，并以实例的方式实现了三维建筑物建模和发布，结果表明在数字城市建设中，主要把握数据获取、三维建模和模型的发布与应用三个环节，即能较好完成数字城市工作，使其满足实际应用。
参考文献
［１］朱庆，林珲．数码城市地理信息系统—
—虚拟城市环境中的三维城市模型初探［Ｍ］．武汉：武汉大学出版社，２００４．［２］胡鹏，黄杏元，花一新．地理信息系统教
程［Ｍ］．武汉：武汉大学出版社，２００７．［３］成遣，宋伟东，徐爱功等．基于ＭＡＧＩＳ的
城市三维可视化系统的建立［Ｊ］．矿山测量，２００５（３）．
［４］陆丽芳．ＡｕｔｏＣＡＤ、３ＤＳ ＭＡＸ和
Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ软件间的数据转换和数据共享［Ｊ］．铁路计算机应用，２００７，１６（１１）．［５］顾朝林，段学军，于涛方等．论“数字城
市”及其三维再现关键技术［Ｊ］．地理研究，２００２，２１（１）．
［６］王杰，等．深度探讨三维数字城市建模
理论与实现思路［Ｊ］．科技创新导报，２０１１，１．［７］周游．“数字城市”三维仿真平台建设的
研究综述［Ｊ］．科技创新导报，２００８，２７：１６．
４ 应用
本次实验以“ＳｕｐｅｒＭａｐ”中的三维建模为例。采用３Ｄｍａｘ软件对建筑物进行三维建模，以及能够访问海量数据、具有强大二次开发功能的三维地理信息软件ＳｕｐｅｒＭａｐＳｅｒｖｉｃｅ ＧＩＳ作为开发平台开发演示系统。（如图２所示）
“ＳｕｐｅｒＭａｐ”构建三维数字城市的方案如下：
（１）采用正射航空或卫星影像和地表高程数据并利用１∶５００地形图在３ｄ ＭＡＸ中建立数据集；（２）将数据集文件加载到３ｄ ＭＡＸ中，并用编辑工具利用数据集中各项数据建立三维建筑物模型及利用本地数据库中及网络中加载各类２Ｄ信息（如花草，树木，人物等）；（３）保存工程文件或者打包输出（ＫＭＬ格
（上接３６页）
人员，记录下井人员行动轨迹的主要作用，同时给我矿带来了可观的经济效益和社会效益，并起到了辅助我矿考勤系统的功能。
６ 存在问题及解决方案
目前井下人员的跟踪，基本上采用的是ＲＦＩＤ。这种方法是在矿井井口处，或其它井下一些关键通道口，使用射频卡（ＲＦＩＤ）读取的方法对下井人员进行记录跟踪的方法。这种方法存在如下几个问题：
（１）标识卡有效工作时间短
从煤矿人员定位发展情况看，有源标识卡取代无源标识卡已经是不争的事实，所以识别卡的电量问题是影响信号发送与接收的关键问题，电量低势必影响分站的读卡效果，所以为解决标识卡的供电问题，应研究灯卡合一的标识卡，严格地讲这样做可能要破坏矿灯的防爆性能的。因此，开发低功耗、高效率的标识卡技术是当前人员定位系统发展中需要解决的一个问题。
（２）在高速条件下定位人员漏检率较高
射频卡这种系统读卡速度十分有限，不能处理多人同时快速通过读卡系统的情况（例如乘车下井、多人一起行走），此时，系统往往会出现漏读；
提高系统在高速、大流量下识别的准确性是人员定位系统面临的一个难题。这点我矿采取在人员密集地段多加分站的方法，以相对密集的分站布控解决个别卡漏读的现象，目前此方法效果显著。
（３）定位精度低
由于井下定位系统传播信道的复杂性和非线性，人原地定位范围在０到１００米之间，范围较大，急需发展此种情况下的精确定位技术。
（４）标识卡价格昂贵、读卡器价格昂贵受煤矿井下环境的影响，标识卡和分站容易损坏，所以更换频率较勤，容易造成材料成本的增加。
（５）井上呼叫井下功能需要完善
人员定位系统信息传输的方向是双向的，作为保证矿工安全的系统由井上向井下发送信息时，识别卡的表现现象仅仅是
识别卡上的指示灯闪，而没有其他显示，这使得被井上呼叫的人员不易发现，失去了井上呼叫井下的意义，应在识别卡上增加声音，以便方便井下被呼叫人员及时发现。
（６）功能单一
人员定位系统主要功能为，人员位置跟踪、考勤，功能单一，与安全监控系统，生产调度系统、采矿、地测等系统信息缺乏交互，彼此的信息不能共享，致使系统的决策支持功能受限。
７ 结论
综上，煤矿井下定位系统在煤矿安全管理上的应用，使得煤矿安全生产调度得到了很大提高，减少了因安全检查不到位带来的隐患，基本杜绝了员工违章作业和超时作业现象，大大提高了煤矿防灾，抗灾的能力，同时为煤矿的安全生产带了巨大的社会效益和经济效益。
３８
科技创新导报 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ