维仿真地图的发展历程

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1、三维仿真地图的发展历程一、地图学的发展传统地图是在图纸上根据地图投影、地理坐标和比例尺，用各种地图符号（点状符号、线状符号、面状符号）和文字注记、颜色来表示一定区域内的地形、地貌、地物以及各种地理现象和社会经济现象。因此，地图是对地理空间信息的抽象化、符号化的描述。这使得地图符号既是制图者表达地理空间信息的手段，又是地图使用者获取地理空间信息的工具和手段。对于制图者工作者，不仅要有很强的空间认知能力，还要能使设计的地图符合人们的认识规律，以使读图效果达到最佳；对于地图的使用者，除了有良好的空间认知能力外，还要具有一定的读图经验，只有这样才能把平面地图上的空间信息转化到形象的三维地理空间之中。例

2、如：一个十字形的地图符号在不同国家的不同种类的地图里，其代表的含义是完全不同的。它可以表达多种含义：医院、墓地、教堂等。传统的二维纸质地图，作为常规性的测绘产品，是一种有效的地理空间信息载体，在人们认识地理环境，获取并分析应用地理信息发挥了重要的作用。我们生活在一个真三维的现实世界里，而传统的二维地图只对处于三维空间中的各种地理对象全部进行向二维平面投影的简化处理，导致第三维方向（即垂直方向）上的几何位置信息、空间拓扑信息和部分语义信息的损失，不能完整地反映客观世界。因此，传统地图所表达的地理信息是凝固的、静止的、平面化的。所以传统地图具有以下三个明显的特点：空间信息平面化、地理信息符号化、地

3、图内容的平面化和静止化。近几年来，随着计算机技术，特别是计算机图形学、网络、多媒体、虚拟现实技术、三维仿真技术的快速发展，地图学发生了很大的变化，正在向多媒体、网络和三维方向发展。二、三维电子地图概述三维电子地图以其直观的三维地形、地物代替了抽象的二维地图符号。这使得地图超出了传统的地理信息符号化、空间信息水平化和地图内容凝固化、静止化、平面化的状态，进入了动态、多维的可交互的地图条件下，通过直观的方式模拟人的地理空间认知方式以及进行各种空间地理分析的阶段。与之相适应，地图制图从传统的地图符号的选择、制作、组织协调和绘制转变为三维地形、地物的构建、以及分析应用模型的建立。这一变化也使地图学理论

4、从单纯的地图传输理论、地图语言理论以及地图认知理论转变为在三维虚拟地理环境中，模拟人在自然地理环境中(包括地下、地面、空中)进行地理认知、空间地理分析应用的理论研究。所以，三维仿真技术在地图学上的应用贯穿了传统的制图和利用地图进行分析应用的全过程。与三维电子地图相关的系统大多集中在三维可视化方面。但最近几年，国内外开展了大量三维电子地图的研究。世界著名的CADCenter认识到三维电子地图和实时三维仿真的重要性已经研制了VirtualKyoto.他们认为基于三维电子地图的3DGIS很快将在公共服务、城市旅游、城市规划等各领域产生广泛的应用。美国著名的三维仿真软件Vega(一般都基于Multig

5、enCreator建模)也已经把自己的三维仿真产品与GIS相结合了。于今年五月份，推出了SitBuilder3D产品。国内三维电子地图也早成为人们研究的重点。武汉测绘科技大学国家重点实验室、广州都市圈、北京灵图、武汉天元等多家研究单位和公司都在三维电子地图和三维地理信息系统的研究上做了大量的研发工作。也开发了具有自己特色的软件产品。三、三维电子地图的关键技术问题（数据获取、数据结构、可视化、空间分析）数字地面模型（DEM）和其他地图要素（居民地、道路、水系等），然后通过一定的三维数据结构高效地组织起来，进行三维地形和地图要素的可视化和空间分析。三维电子地图的研究涉及的内容较多，其中关键性的问题

6、主要是：三维电子地图的数据获取、数据结构、可视化和空间分析。1、数据获取首先将需要生成三维电子地图的区域的二维地图数字化，数字化的内容主要包括：等高线、道路、水系、居民地等，并进行从数字化坐标系到高斯坐标系的转化。再获取该区域的建筑物的高度（或者建筑物的楼层数和每一层的高度）。数字化过程中数字地面模型（DEM）可以根据精度要求进行数据内插。DEM的高程Z既可以用X、Y水平坐标系统来描述，也可以用经度X、纬度Y来描述。更快捷的办法是利用航空摄影技术，从该区域的航片上提取出DEM和地物（建筑物、河流、湖泊等），其中建筑物的高度也可以从航片上直接提取出来。对于复杂的地图要素（建筑物）可以在专门的建模

7、软件（如：3DMax和Multigen等）下进行建模。然后再加入到三维地图场景中。建筑物的顶部纹理可以从航片上提取，其余纹理可以利用数码相机到实地拍摄。2、数据结构三维电子地图的数据结构是一个很复杂的问题，至今也是人们研究中的一个难点。一些有名学者在这方面作出了可贵的探索，李德仁院士提出了基于八叉树和四面体格网的混合数据结构，龚健雅教授等以矿山、地质为背景用面向对象的思想设计了矢量与栅格集成的三维