2.2 ArcGIS的优越性
ArcGIS给用户提供一套从低到高的GIS平台系列产品。ArcGIS产品建立在工业标准之上，不但功能强大，使用方便，而且界面友好，可以满足不同层次的用户需求。
在GIS领域，ArcGIS一直以具有强大的空间分析和空间数据处理功能著称。其独特的空间数据模型及空间分析等功能，使得基于ArcGIS构建的应用系统为相关部门和领导提供了科学的计算结果和决策依据。
ArcGIS产品是目前世界上最为领先的GIS产品，全球有100多个国家在使用各个级别的ArcGIS产品，产品具有完善的系统架构，丰富的GIS功能，为各行各业的用户提供了全面的解决方案。
ArcGIS能够支持超大数据量的存储和用户对响应效率的需求，并且在全球范围内真正拥有TB级数据存储的实例，美国地调局，国家影像局，国土安全部都使用ArcGIS产品管理超过上百TB的基础地理数据，中国的国家基础地理信息中心，各个地方基础地理信息中心，各级测绘局，各级国土局都在采用ArcGIS的存储方案管理上百GB到几十TB的空间数据。ArcGIS支持最多的数据格式，并且全球几乎所有的GIS软件都支持ArcGIS的数据格式。
由于ArcGIS系列产品具备相同的核心技术，这就为系统资源的共享、系统的无缝升级、数据和应用功能的平滑移植提供了有力的保障。这样用户可以根据不同应用阶段的需求，统筹规划、分步实施，从而充分地保护前期资金投资和工作投入，保证系统的分步实施不会因为平台的提升和系统规模及功能需求的扩展而陷入两难的境地，避免了系统升级即重建的尴尬，使构建的系统从整体上具有极大的延展性和灵活性。
ArcGIS的可伸缩性表现在它不但可以配置在一个独立的桌面系统上，还可以在互联网上进行部署。使更多用户获得定位、可视化、空间分析以及决策等功能。
2.3 ArcGIS 桌面应用程序概述
ArcGIS Desktop是一个系列软件套件，它包含了一套带有用户界面的Windows 桌面应用：ArcMap，ArcCatalog，和ArcGlobe。[7]每个应用都具有丰富的GIS 工具。下面针对本文在后面的制图过程中要使用到的软件以及在编程过程中要用到的工具做些必要的说明。
2.3.1 ArcMap
ArcMap是ArcGIS Desktop中一个主要的应用程序，承担所有制图和编辑任务，也包括基于地图的查询和分析功能。对ArcGIS 桌面来说，地图设计是依靠ArcMap完成的。
ArcMap 通过一个或几个图层集合表达地理信息，而在地图窗口中又包含了许多地图元素，通常拥有多个图层的地图包括的元素有比例尺、指北针、地图标题、描述信息和图例。
4
ArcMap 提供两种类型的地图视图：地理数据视图和地图布局视图。在地理数据视图中，你能对地理图层进行符号化显示、分析和编辑GIS 数据集。数据表（Table Of Contents）帮助你组织和控制数据框中 GIS 数据图层。数据视图是任何一个数据集在选定的一个区域生成地图，并与ArcReader ，ArcGIS Engine 应用程序，ArcIMS ArcMap Server 和ArcGIS Server 共享内的地理显示窗口。在地图布局窗口中，你可以处理地图的页面，包括地理数据视图和其他地图元素，比如比例尺，图例，指北针和地理参考等。
ArcMap 的地图文档（即所谓的交互式地图）可以发布为一个ArcGIS Server 的GIS 地图服务。地图服务是ArcGIS Server 的主要服务类型，几乎是所有服务器GIS 应用的基础，包括Web 地图浏览、编辑、分析、工作流以及移动 GIS。
2.3.2 ArcCatalog
ArcCatalog 应用模块帮助用户组织和管理所有的 GIS 信息，比如地图，球体，数据文件，geodatabase，空间处理工具箱，元数据，服务等。它包括了下面的工具：
浏览和查找地理信息； 记录，查看和管理元数据；
定义，输入和输出geodatabase数据模型； 在局域网和广域网上搜索和查找的GIS数据； 管理多种GIS服务；
用户可以使用ArcCatalog来组织、查找和使用GIS数据，同时也可以利用基于标准的元数据来描述数据。GIS数据库的管理员使用ArcCatalog来定义和建立geodatabase。GIS服务器管理员则使用Arccatalog来管理GIS服务器框架。
2.3.3 ArcGlobe
ArcGlobe是ArcGIS桌面系统中3D分析扩展模块中的一个部分，提供了全球地理信息连续、多分辨率的交互式浏览功能。像ArcMap一样，ArcGlobe也是使用GIS数据层来组织数据，显示geodatabase和所有支持的GIS数据格式中的信息。ArcGlobe具有地理信息的动态3D视图。ArcGlobe图层放在一个单独的内容表中，将所有的GIS数据源整合到一个通用的球体框架中。它能处理数据的多分辨率显示，使数据集能够在适当的比例尺和详细程度上可见。
ArcGlobe交互式地理信息视图使GIS用户整合并使用不同GIS数据的能力大大提高。ArcGlobe创建的Globe文档可以使用ArcGIS Server将其发布为服务。通过ArcGIS Server球体服务向众多3D客户端提供服务，比如ArcGlobe提出的免费浏览器ArcGIS Explorer。
2.4 ArcScene
ArcScene是ArcGIS在三维方面的应用，是3D Analyst的扩展，用户不光可以利用ArcGlobe在全球比例尺下平移，查询和分析数据，也可以应用ArcScene
5
放大到本地范围，以更高分辨率显示周遍的航空影像。这获益于采用的一种新的，高级的索引和多分辨率数据访问技术。ArcScene还增加了对真实3D符号的支持，它提高了可视化以及对真实世界饿模拟能力。它允许三维数据的到导航漫游。只要加入带有Z（高程）的曾就可以以三维方式显示。而Z值不一定是地面高程，它可以是属性值，如：人口，污染等级或某地区的平均收入。
利用ArcGIS进行三维景观模型设计，即利用ArcGIS强大的图形编辑，数据管理，空间分析来实现景观模型设计。
2.5 ArcScene和ArcGlobe的功能比较
作为ArcGIS提供的3D可视化环境，ArcGlobe和ArcScene可以在3D空间中显示分析2D或3D数据。ArcGlobe主要是针对海量数据的无缝可视化，如城市或者更大的地图的制作，其最大特点是适合较大地图的制作，在显示时，以金字塔式的结构逐层显示，最后可以清晰的将目标显示出来。而ArcScene则适用于数据量比较小的场景进行3D分析显示，数字校园就是一个很好的例，ArcScene在制作三维场景时能更生动具体的将目标表达出来，对每座建筑物都可以进行细致的雕琢。
由于我们所承建的只是我们校园的主要建筑，场景比较小，为了能更好的将其效果显示出来，我们在后面的制图过程中选择使用ArcScene。
2.6 ArcGIS Engine
ArcGIS Engine可以在自定义的软件应用中嵌入GIS功能。ArcGIS Engine是一个完整的嵌入GIS组件库和工具，开发人员可以用来创建新的应用程序或者在自定义的软件应用中扩展GIS的功能。使用ArcGIS Engine，开发人员可以嵌入GIS功能到已经存在的应用中，比如自定义的工业软件和商用软件，Microsoft Word和Excel，这样的应用程序就可以让很多用户都实现GIS的功能。ArcGIS Engine由两个产品组成：一个软件开发包和一个可分发的运行库。除此之外，应用程序的功能可以使用可选的扩展模块来进行扩展，它们包括ArcGIS空间分析扩展，ArcGIS的3D分析。[8]
标准ArcGIS Engine运行时为所有的ArcGIS应用软件提供了核心功能。这种等级的ArcGIS Engine能够处理多种不同的栅格和矢量数据，具有地图显示和数据生成的功能，除此之外，它还具有通过对大量的空间数据或属性的分析确定其具有的特性的功能。这种等级也具有创建基础数据，编辑shapefiles格式的地图，简化个人地理数据库，和地理信息系统的分析的功能。Arcgis Engine由如下图2-2的五个部分组成，具体的说明如表所示：
6
基本服务 数据存取 ArcgisEngine 地图显示 开发商组件 扩展功能
图 2-2Arcgis Engine组成框架图
1． 基本服务——所有GIS应用软件都必须的地理信息系统的核心ArcObjects，比如几何特征和显示功能。
2． 数据存取——在ArcgisEngine中可以存取多种栅格和矢量格式的数据，当然也包括地理数据库中的数据。
3． 地图显示——具有创建地图，以符号显示地图，标识和专题制图的功能，当然也包括自定义应用程序。
4． 开发商组件——高级用户接口控件（作用是为了应用软件的快速发展）和全面的帮助系统（作用是为了有效的开发）
5． 扩展功能—— ArcgisEngine运行时可以用标准功能的版本进行配置也可以用高级功能的附加版本进行配置。
7
3 三维景观建模方法
3.1 三维景观建模的背景
三维建模并不只是简单地利用软件建立一个立体三维的物体模型，更多的根据周围人文、地理环境等进行三维景观建模。早期的三维建模是随着“数字地球”、“数字城市”的提出以及发展而相应产生的。随着城市规划的发展以及地理信息技术的不断加速，三维景观建模主要涉及到城市规划、水利工程、区域重建、广场改造、校园规划等领域。[9]
由于三维景观建模不但要考虑艺术性和观赏性，更要考虑地形、水体、植被、土地利用情况等。三维景观建模技术越来越需要地理信息技术的支持。从某种程度上来说三维景观建模的发展也是随着三维地理信息系统的发展而逐步成熟起来的。
传统的GIS由于自身的局限性，已经无法满足日益增长的现实需求，GIS的单机系统，枯燥的二维表达，专家化的地理信息描述，仅限于人与数据、人与模型的交流等等，已经无法适应GIS社会化、公众化的发展趋势。在这样的背景下。GIS结合网络技术、多媒体技术、虚拟环境技术、智能技术等等，产生一些新的发展方向，如网络GIS、开放式GIS、专家智能GIS等等。[10]
三维地理信息的产生和发展，是GIS技术及其应用发展到现有水平的必然要求，它不仅仅限于利用计算机技术手段来对地理信息进行可视化表达及其空间查询，而且满足了快速、全面显示地理信息的要求。三维GIS和城市规划的结合推动了三维景观规划的发展，从某种意义上说，三维GIS的发展代表了三维景观建模的发展。三维景观建模技术是在全面利用地理信息技术的基础上采用三维建模技术建立立体模型，并且在目前三维地理信息系统受制众多约束而产生的一种解决三维空间的技术方法。
3.2 研究的目的和意义
随着计算机图形技术的不断发展，人们在不断地尝试和找寻各种适合三维景观模型表达的三维图形技术，三维景观模型比平面图更直观，在很多场合更能说明问题，比如建筑、文化设施的合理性，以及各种周边综合环境的考虑等方面都比平面数据更有说服力，所以三维技术的应用将是近几年的发展方向。
传统的三维景观模型，使得景观设计师只能从一个固定的角度去观察规划成果。如果规划师想换个角度和高度观察设计成果，渲染十分缓慢，有时得几天，现在利用建模软件建立基本的三维模型将其导入ArcGIS桌面版的ArcScene中进行观察还可设置动画回放。[11]从不同角度、距离和精细程度观察场景；可以选择并自由切换多种运动模式，如:行走、驾驶、飞翔等，并可以自由控制浏览的路线。而且，在漫游过程中，还可以实现多种设计方案、多种环境效果的实时切换比较，这是传统三维景观建模无法达到的。
建立的三维模型贴上真实的纹理不但让观察者感受到景观的真实性和逼真性，还可利用ArcScene中强大的空间分析功能，辅助景观规划设计。开发扩充的
8