1、引言

　　一个数字城市建设的热潮正在我国悄然兴起。北京、上海、重庆、深圳、广州等相继提出了数字城市建设规划并开始进行试点建设。"数字海南"、"数字广西"、"数字福建"、"数字浙江"等也相继启动，各地都把建设数字省市作为推进本地区信息化的重大战略措施。陕西测绘局就“数字陕西地理空间基础框架工程”（以下简称“数字陕西”）建设做了大量的基础性工作，完成了覆盖全省的1：100万、1：25万、1：5万和部分地区1：1万地理信息数据的采集和数据库建设，为全省的信息化建设提供了良好的基础信息服务平台。如何利用现有的信息基础设施条件和地理空间数据资源，结合西部大开发、山川秀美、数字城市、电子政务等重大工程开展应用示范工程建设，实现地理空间基础数据与应用信息的结合，更好地为全省经济建设和社会发展服务，为西部大开发服务，已成为当前数字陕西建设的重点内容。

　　“陕西全省三维虚拟漫游系统”即是由西安三石软件有限责任公司和陕西省基础地理信息中心合作开发的一套基于ArcSDE的三层式虚拟实时漫游系统，该项目的实施充分利用了现有的数据资源，实现全省多尺度DEM和DOM数据的三维叠加虚拟漫游，使各行各业专业数据表现的更加直观、准确，能够为数字陕西提供更加权威、更为准确、更加直观的公共地理信息平台和环境，促进陕西区域经济的跨越式发展，形成可持续发展的新格局奠定基础。

    2、系统特点

　　“陕西全省三维虚拟漫游系统”是一套具有开创性的系统，实现陕西全省多尺度DEM和DOM数据的实时三维叠加虚拟漫游，具有以下几个主要特点：

    1） 海量数据管理

    该系统完全基于数字陕西地理空间基础框架的基础地理信息数据库，该库是一个多比例尺、多数据源、多时相、多分辨率、无缝的、具有国际先进水平的集成化数据库，采用了当前最新和最通用的硬件平台和数据库及GIS软件平台，采用先进的生产技术、建设方案、作业工艺、建库标准，做到了矢量、影像和DEM三库一体化管理。其总体结构如图：

    2） 金字塔式的数据组织

　　由于地形数据的海量特点，三维地形的实时浏览，除了对计算机浏览端的硬件提出了很高的要求外，而且对当前的数据库管理系统（DBMS）来说也是沉重的负担。因此采用比较成熟的多级分辨率模型和金字塔算法来实现海量数据的组织调度。

　　金字塔算法是将图像逐级抽稀，形成多级分辨率的重采样数据，并将其分割成块，按一定的文件格式（金字塔文件格式）存储成磁盘文件，在以后进行图像显示处理时，只需将要显示的部分所覆盖的块从磁盘文件直接读进内存缓冲区显示即可。从金字塔的所有层寻找一层与所要求显示的比例相近或匹配的层，并将该层的从某一点起的一定范围的图像所覆盖的所有块加载到内存缓冲区，提取所需部分并形成图像。

    3） 三维实时渲染

　　为了实现大数据量地景的实时交互显示，就必须解决场景数据的调度问题，其思路就是在保证场景显示细节的前提下，使参与实时处理的场景数据降低到最少，以保证交互响应的效率。实践表明，按人类视觉认知的规律来组织和调度场景数据是一种行之有效的方法。该规律是：从固定视点注视客观物体时，离视觉中心越近的部分在视网膜上的呈像越清晰，越远其呈像越模糊；从不同视距观察客观物体时，离物体越近，看到的物体的细节就越丰富。遵循上述规律，场景数据的组织和调度实际上就归结为视点相关的各层次数据的调度。

    4） Client/Server结构

　　根据项目的特点和需求，该系统采用数据与用户操作分离的Client/Server结构，数据库及数据库处理放在服务器端，由数据库管理者进行集中、统一管理，普通用户在客户端通过网络向服务器端发出请求指令，服务器端根据客户端指令进行计算处理，计算处理的结果由网络传递给客户端，在客户端以指定的方式显示表达出来。

　　ArcSDE是ESRI公司的空间数据管理接口，提供了一套高效的空间搜索引擎，快速的数据存取函数和强大的数据较验功能，大大方便了地理信息系统中海量空间数据的管理、获取和分发，使用极为方便。针对本系统应用的特点，采用SDE平台具有如下优点：

    利用商用数据库系统存取、管理空间数据，真正实现数据的唯一性，同时也满足了多用户并发访问空间数据的要求，并能方便、直接与其它属性数据库连接。利用商用数据库的安全机制，保证了空间数据的安全。

　　真正的Client/Server结构，SDE可在任何基于TCP／IP协议的网络上运行，能满足分布式的Internet／Intranet地理信息系统应用。

　　支持栅格数据的金字塔存储管理，支持对空间数据的高效检索。

　　内建的网络传输缓冲机制，可以避免数据的单条分散发送，具有最低的网络负载，满足实时性的数据调度要求。

　　ArcSDE还使用协同处理策略，将客户的请求分散处理，根据当前客户端和服务器的CPU使用情况和网络占用情况，自动分配计算任务，能大大降低整个系统对服务器的依赖，有效提高系统整体性能。

    3、系统总体结构

　　根据系统海量数据访问和实时三维可视化等特点，本系统采用了三层式的Client/Server结构和分布计算模型，以充分利用网络带宽和客户端图形处理能力，来处理海量的陕西全省地理空间数据，以达到实时三维漫游的效果。

    1） 系统框架

　　系统由三个相互独立的子系统构成：Oracle空间数据库、SDE服务器处理程序和客户端浏览构件。

    Oracle空间数据库系统，主要功能是存储和管理海量的地理信息数据。采用高性能的Sun服务器和Oracle8数据库系统。

　　ArcSDE应用服务器系统，负责响应客户端的数据渲染和查询请求，从数据库中搜