《三维gis应用软件研究》

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1、三维GIS应用软件发展现状1三维GIS概述1.1三维GIS的定义、特点及功能1.1.1三维GIS的定义从不同的角度出发，GIS有三种定义：①基于工具箱的定义，认为GIS是一个从现实

2、比界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具集合；②数据库定义，认为GIS是一个数据库系统，在数据库里的大多数数据能被索引和操作，以回答各种各样的问题；③基于组织机构的定义，认为GIS是一个功能集合，能够存贮、检索、操作和显示地理数据，是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织结构，提供解决坏境问题的各种决策支持。基于工具箱的定义强调

3、对地理数据的各种操作，基于数据库的定义强调用來处理空间数据的数据纽织的差异，而基于纽织的定义强调机构和人在处理空间信息上的作川，而不是他们需要的工具的作用。三维GIS是模拟、表示、管理、分析客观世界中的三维空间实体及其相关信息的计算机系统，能为管理和决策提供更加肓接和真实的目标和研究对象°三维GIS及相关技术已经成为冃前国内外GIS领域内的热点研究课题，它是二维GIS技术的延伸和扩展。1.1.2三维GIS的特点在三维GIS中,空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义,它与二维GIS中定义在二维平面上的冃标具冇完全不同的

4、性质。在冃前二维GTS中已存在的0,1,2维空间要素必须进行三维扩展，在儿何表示小增加三维信息，同时增加三维要素來表示体目标。空间目标通过三维坐标定义使得空间关系也不同于二维GIS,其复朵程度更高。二维GIS对于平面空间的有限-互斥-完整划分是基于面的划分，三维GIS对于三维空间的有限-互斥-完整划分则是基于体的划分。三维GIS的可视表现也比二维GIS复杂得多，以致于出现了专门的三维可视化理论、算法和系统。总起來说，与二维G1S相比，三维GIS对客观世界的表达能给人以更真实的感受，它以立体造型技术给用户展现地理空间现

5、象，不仅能够表达空间对象间的平面关系，而且能描述和表达它们Z间的垂向关系；另外对空间对彖进行三维空间分析和操作也是三维GTS特冇的功能。而与CAD及各种科学计算可视化软件和比，它具有独特的管理复杂空间对象能力及空间分析的能力。三维空间数据库是三维GIS的核心，三维空间分析则是其独有的能力。与功能增强相对应的是，三维G1S的理论研究和系统建设工作比二维G1S也更加复杂。1.1.3三维GIS的功能三维GTS除了具备二维GTS的传统功能以外，还应该具有如下独有的功能：1.包容一维、二维对象三维GIS不仅要表达三维对象，而且

6、要研究一维、二维对象在三维空间屮的表达。三维空间中的一维、二维对象与传统GIS的二维空间中的一维、二维对彖在表达上是不一样的。传统的二维G1S将一•维、二维对象垂直投影到二维平面上，存储它们投影结果的儿何形态与相互间的位置关系。而三维GTS将一维、二维对彖置于三维立体空间中考虑，存储的是它们真实的儿何位置与空间拓扑关系，这样表达的结果就能区分出一维、二维对象在垂直方向上的变化。二维GIS也能通过附加属性信息等方式体现这种变化，但存储、管理的效率就显得较低，输出的结果也不直观。2.可视化2.5维、三维对象三维GIS的首

7、要特色是要能对2.5维、三维对象进行可视化表现。在建立和维护三维GIS的各个阶段中，不论是对三维対象的输入、编辑、存储、管理，还是对它们进行空间操作与分析或是输出结果，只要涉及到三维对象，就存在三维可视化问题。三维对象的几何建模与可视表达在三维GIS建设的整个过程中都是需耍的，这是三维GIS的一项基本功能。1.三维空间DBMS管理三维G1S的核心是三维空间数据库。三维空间数据库对空间对象的存储与管理使得三维GTS既不同于CAD、商用数据库与科学计算可视化，也不同于传统的二维GTSo它可能由扩展的关系数据库系统也可能山

8、而向对象的空间数据库系统存储管理三维空间对象。2.三维空间分析在二维G1S-P，空间分析是G1SIX别于三维CAD与科学计算可视化的特有功能，在三维GIS中也同样如此。空间分析三维化，也就是在直接在三维空间中进行空间操作与分析，连同上文述及的对空间对象进行三维表达与管理，使得三维GTS明显不同于二维GTS,同时在功能上也更加强人。3.应能及时受益于现代数据获取方法的进展和大数据量处理技术的发展□前，由于科技水平的限制，人类获取地学三维数据的能力的弱小是阻碍三维GIS迅速发展的一个璽要原因。一旦三维地学数据变得象遥感数

9、据获取那样及时、广泛与普及，三维GTS将会冇更迅猛的发展。因此现时的三维GTS设计与开发应充分考虑未來三维地学数据获取能力的提髙，以便及时受益于现代数据获収方法的进步。另外，三维G1S要处理的数据量往往很大，计算机软硬件技术的飞速发展无疑能提高三维GIS的性能，这一点也是三维GIS设计必须耍考虑的。总起來说，三维G1S应该留有易于扩展的接口，具