三維GIS在房產室內信息系統中的應用

　　摘要:隨著城鎮化的加速發展和房地產需求的日益增長，房產信息管理系統也將迎來高信息化和可視化的發展機遇。三維GIS房產室內信息能夠為購房者提供高保真的視覺體驗和豐富的空間地理信息。結合ArcGIS和3DMax技術構建基于GIS的三維房產室內信息系統，實現房屋漫游、房屋內部編輯、碰撞檢測及房源信息檢索等功能，提高了供需方的看房效率，滿足了購房者的交互體驗需求，為房產室內信息平臺的發展提供了一定的參考。

　　關鍵詞:三維GIS;房產室內信息系統;ArcGIS;3DMax

　　0引言

　　房地產信息管理經過多年的發展，已經從簡單的表格數據發展為網頁在線瀏覽，近年來GIS(地理信息系統)也已經應用到該領域，特別是WebGIS的應用，它能夠結合地理信息定位為客戶提供更加便捷、直觀的房源查閱體驗。有購房意向的客戶不用出門就能通過電腦手機查找感興趣的房源信息和外觀圖片[1]。然而，目前眾多房源網站所能提供的多是平面戶型圖以及樓盤外觀圖片，客戶無法進行立體地房源瀏覽和室內布局漫游，這也就使得房產信息的數字化從室外到室內的發展成為必然[2]，三維GIS將會在該領域發揮關鍵作用。

　　國外的房地產業發展較早，歐美國家的房產銷售早已實現了房產聯網銷售，而且，為了增加客戶體驗，其已逐漸開始應用虛擬現實技術和Web-GIS技術。歐美的一些學者也為房地產銷售管理的可視化提出了一些思路和創建模型，陸續地投入到商業應用中。

　　如悉尼大學的ThomasQZeng設計了一個房地產信息系統的模型，該系統集成了模糊理論、可視化模擬技術、GIS系統理論、基于規則庫的推理理論為房地產交易中的房產情況提供直觀展示、潛在價值分析和輔助決策支持。從國內房地產項目管理信息領域來看，對外展示的大多數為文字和數字方式，使用動態的、圖形化的可視化展示比較少見，使得房產數據信息不能有效傳達給客戶。況且，房產從業人員主要是靠傳統的電話、郵件、圖紙等方式來搜集房產信息，勢必存在結果主觀性。

　　將這些信息導入到房產宣傳網頁中時，只有簡單的數字和二維圖，無法展現該樓盤的設計特點和地緣優勢，況且在實地銷售房產的過程中，從業人員依據這些簡陋的數據和模型在為客戶介紹時，也無法使人有直觀的體驗，這在一定程度上影響了銷售員的成單率和業績考核，甚至影響了整個開發項目的進程和最終效益。3DGIS不僅可以表達空間物體之間的平面和垂直關系，還能分析和操作3D空間，從而立體地向用戶展示空間物體，給人一種身臨其境的感覺[3]。如果用3DGIS構建室內3D系統，能夠使得豐富的二維數據得到很好的利用，可以為買家提供很大的便利，只需利用電腦或手機，就可以對房源進行仿真觀察，有很大的市場空間和利用價值。

　　通過半自動或自動的構筑物信息提取來構建三維模型，一直是相關領域學者們的熱門研究話題，并進行了深入的研究[4-5]。然而，他們中的大多數只是對建筑外部進行了建模[6-7]，卻沒有對構筑物內部的細節進行完美的展現[8]。目前，主要的三維GIS的實現手段有3種[9]:一是通過底層開發實現;二是利用三維可視化軟件;三是借助成熟的GIS軟件進行二次開發。本文主要以VisualStudio2017.NET作為開發平臺，使用ArcGIS及3DMax等軟件作為三維建筑模型建模、定位和漫游演示的工具來實現三維GIS房產信息管理系統的構建。

　　1房產室內信息系統概述

　　1.1開發目標

　　本文進行房產室內信息系統開發的主要目的是在傳統的媒介基礎上，增加互動漫游模式，讓買家可以直觀地了解房屋的基本情況及內部的細節。基于這個目的，再憑借三維GIS的技術優勢，房地產室內信息系統的開發目標可以確定為利用已經發展成熟的數碼攝像、激光三維掃描等影像采集手段，在搜集到的二維房產測繪數據的基礎上，通過先進的圖形圖像處理軟件，融合GIS空間信息管理和數據庫，構建具有房產模型導入、3D漫游瀏覽、房屋編輯、房產信息查詢等功能的綜合信息系統。

　　1.2數據采集和組織

　　在此房產室內信息系統中，數據的采集至關重要，為了給客戶以直觀體驗，需要從以下3個方面進行。

　　1)房間結構及門窗數據。在構建三維模型時，房間的結構及門窗的尺寸位置信息是非常重要的，需要組織內部協調獲取準確的數據，并根據數據通過AtuoCAD軟件進行二維平面構圖，當然，也可以直接向開發商索取平面圖CAD文件，并進行數據核實，然后，在系統的數據庫中建立“房間—門窗”關系表。

　　2)3DMax模型數據。在利用3DMax軟件進行精細化建模前，除了精確二維平面圖外，為了獲得真實場景的感官，本文需要利用數碼拍照、激光掃描等方法獲得室內建筑的裝修圖片，根據開發商提供的房間結構信息創建3DMax模型，并保存為ArcGIS軟件能夠讀取的格式。利用ArcGIS軟件導入3DMax文件后，就能得到室內3D模型信息，包括房間戶號、戶型、長寬、比例大小等，之后，在系統的數據庫中建立“房間—3D模型”關系表。

　　3)室內屬性信息數據。室內屬性包括小區名稱、樓棟號、單元號、戶型等信息，將這些信息數據放入系統數據庫中，構建室內屬性信息數據表。

　　1.3系統模塊設計

　　為了完成開發目標，分為4個主要部分:

　　1)室內三維建模又分為兩部分。一部分是簡單建模，當樓盤尚未開發時，尚無法得到室外和室內的素材，只能通過建筑和室內的基本數據構建簡單的三維模型，可以通過AutoACD來進行;另一部分是精細化建模，樓盤開發完成后，能夠進行室內外拍照，可以獲得豐富的素材，這時作業人員基于AutoCAD二維空間數據，通過3DMax進行精細化建模，達到期望的逼真度。

　　盡管ArcScene環境可以制作三維化模型顯示，但這項工作相當煩瑣，并沒有專業的3DMax軟件那么高效和逼真，所以本文使用ArcGIS軟件平臺導入3DMax的模型數據文件，根據這些數據可以直接在ArcScene環境中清晰地顯示三維模型。2)三維漫游瀏覽。用戶利用電腦或手機鍵盤操作控制視角、遠近，能夠在房屋內實現“暢游”，瀏覽室內的每個用戶所關注細節。為了使漫游效果更佳逼真，需要依據掌握的室內外建筑數據以及三維模型數據進行碰撞監測。

　　3)視圖模式切換。在漫游模塊中添加視圖切換功能，允許客戶選擇二維、三維視圖、樓層索引，客戶在瀏覽時可以快捷地切換到不同樓層。該功能模塊能夠實現平面地圖、建筑物、樓層圖層的切換及跨圖層操作。4)室內模型編輯。為了增加客戶體驗和歸屬感，設計室內編輯模塊，購房者利用這個一功能可以對室內裝飾如地板、踢腳線、瓷磚、沙發、床等物體進行更換操作。5)室內信息查詢。該功能可以方便購房者查詢房源的面積、樓層、戶型等信息。購房者點擊該功能輸入樓盤名稱即可查詢到樓盤包括的戶型結構和每層房子的價格等信息。另外，還能根據樓盤的空間位置查詢有關信息，結合空間關系查詢，查找某一棟樓周圍500m范圍內樓層超過10層的小區。

　　2系統實現

　　根據相關需求分析和功能滿足的內容，選擇適合開發平臺，來實現房產室內信息管理系統的功能，最主要的是實現客戶端室內三維漫游功能。

　　2.1系統開發環境

　　本次研究的開發平臺是基于VisualStudio2017，使用3DMax軟件構筑三維模型，通過ArcGIS10.7進行模型控制，使用Oracle數據庫進行數據儲存和調取，來完成房產室內信息系統的開發工作。

　　2.2系統關鍵技術說明

　　2.2.1ArcGIS軟件技術ArcGIS軟件是繪制地圖和地理信息的基礎架構，來自各行各業的工程師將ArcGIS應用到多種不同的領域，包括城鎮規劃、資源管理與配置、生態環境管理和地籍信息服務等。ArcGIS軟件具有二維和三維GIS的開發功能，具有三維空間信息服務發布功能，數據獲取與處理具有較高的經濟性，支持海量數據的存儲和管理。

　　ArcGIS的三維開發模塊包含了與二維GIS一樣的數據可視化、空間分析、數據管理3部分功能，而且在ArcGIS10以上的版本中GeoDatabase模型完全支持真3D的數據對象和要素。根據使用場所和性質不同，ArcGIS三維分析核心模塊分為ArcScene和ArcGlobe兩個應用程序，它們都可以對三維場景進行展示，但ArcGlobe是將所有數據投影到球體表面，適于海量數據量、大范圍場景的展示，如省市級的農業、林業、水利、交通等方面;而ArcScene是將場景平面投影，適合于小范圍內精細場景刻畫，如社區、商場、工地等場所。ArcScene是基于OpenGL平臺開發的，能夠實現三維漫游并與三維矢量與柵格數據進行交互。所以，本文選擇ArcScene功能來瀏覽顯示3D建模數據。

　　2.2.2三維建模

　　當前，我國的房產開發存在建成后銷售或未建成先銷售的狀況，建成的樓盤一般都設有標準樣板間，可為三維室內建模提供精細的素材，因此，對于這種已建樓盤，我們就能利用攝影數據和3DMax來進行精細化的建模過程，使得室內漫游的模型清晰化。這種三維模型做成后，利用三維顯示平臺ArcScene對其進行展示，通過強大的空間數據管理和三維顯示功能，使客戶能夠有身臨其境的感覺，為客戶購買房產提供真實直觀的參考。

　　2.3漫游

　　漫游是在立體空間中上下左右前后不同方向能夠隨意瀏覽的一種狀態，在瀏覽的同時，周圍的物體也會根據漫游的方向而反向移動，從而達到漫游的效果。為了實現這種漫游功能，需要利用ArcGIS軟件自帶的SceneControl、TOCControl、ToolbarControl等控件。通過兩種方式給客戶以漫游體驗:一種可以利用鍵盤鼠標的方式控制室內漫游;另一種通過自動漫游的方式自動地觀看室內的結構和內飾情況。

　　2.4碰撞檢測

　　三維室內房產漫游的重要環節就是碰撞檢測，碰撞檢測是構造可視化系統及虛擬現實的“試金石”，通過碰撞檢測可以使室內漫游的場景更加逼真[10]。在建筑室內進行漫游，需要實時檢測判斷是否存在同其他物體碰撞的情況，這樣使用者才能感到虛擬現實的客觀存在性，增加互動體驗。國內外學者在碰撞檢測方面已經做了較長時間的研究，其算法主要分為兩種:空間分解法和層次包圍盒法。其中，層次包圍盒法是一種最簡單和最常用的分層數據結構，這種數據結構擁有易移植、易構造等優點，并且它的分層數據不受其他模型的拓撲特性的影響[11-12]。由于此算法比較成熟，本文不再贅述。本房產室內信息系統采用層次包圍盒法實現碰撞檢測。

　　3成果展示

　　該房產室內信息系統的登錄界面，需要用戶輸入開發商提供的默認賬戶和密碼方能登錄，登錄系統后顯示操作界面，該界面菜單欄包括數據錄入、漫游瀏覽、房屋編輯、房源信息檢索等功能模塊。數據錄入功能支持用戶將有意向的樓盤數據載入平臺中供其瀏覽;漫游瀏覽功能使用戶通過電腦或手機在室內外進行自由“漫游”;房屋編輯功能支持客戶任意修改房間內的裝飾，修改地板、家具的貼圖;房源信息檢索功能則可查詢到樓盤所在區域、樓盤的名稱、內部構造、價格、售房情況等內容。

　　房產測繪論文：RESS系統在房產測繪工作的應用分析

　　4結束語

　　變化信息提取和質量控制，對于地理國情監測工作的開展成效具有重大影響。在新時代背景下，測繪人員應充分認識到變化信息提取和質量控制的重要性和價值，在變化信息提取應用的基礎上，加強各個提取和篩查環節的質量管理和把控，有效提升地理國情監測信息的提取效率和質量，促進我國在地理信息勘查、環境資源治理和生態文明建設等方面取得更大發展。

　　參考文獻：

　　[1]趙勇.地理國情監測中地表覆蓋數據典型質量問題分析[J].測繪與空間地理信息，2020，43(4):137-139，147.

　　[2]杜培軍，王欣，蒙亞平，等.面向地理國情監測的變化檢測與地表覆蓋信息更新方法[J].地球信息科學學報，2020，22(4):857-866.

　　[3]劉琦.地理國情要素數據快速更新中資料分析利用及其常見質量檢查方法的探討[J].經緯天地，2019(6):89-94.

　　作者：梁益川

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