三维GIS的研究现状及其发展趋势.pdf

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1、第2期矿山测量NO．22011年4月MINESURVEYINGApr．2011doi：10．3969／j．issn．1001—358X．2011．02．023三维GIS的研究现状及其发展趋势‘刘陵方军，陈利生，张洋洋．‘(煤炭科学研免总院唐山研究院，河北唐山063012)摘要：分别从三维空间数据获取、三维空间数据模型和三维空间数据可视化等三个不同的角度对3DGIS的研究现状进行了系统阐述与分析，在此基础上，针对目前3D—GIS的发展所面临的关键问题，提出了未来GIS的三个发展方向，即空间数据模型的合理选择、空间关系的明

2、确定义以及海量数据的存储与高效处理。最后，对3D—GIS的发展前景进行了展望。关键词：3DGIS；空间数据模型；空间关系；海量数据中图分类号：P208文献标识码：B文章编号：1001—358X(2011)02—0071—052．1地图扫描数字化技术13D—GIS与2D—GIS之间的区别与联系目前对于地图、图像数据的数字化有两种方法：所谓3D—GIS，是将3D空间坐标(，Y，z)作为一种是通过数字化仪数字化，其特点是功效低，但是独立参数来进行空间实体对象的几何建模，其数学地物的属性精度易于保证；另一种方法是将原图通表示为

3、：F=，Y，)，因而所建立的模型不仅可以过扫描仪扫描，在计算机中进行矢量化，其特点是效实现3D可视化，还可以进行真三维空间分析功能。率高，但对于地物要分层赋予属性。通过对原图的3D—GIS与2D—GIS有着本质的区别：2D—GIS是手扶跟踪数字化或者扫描数字化，就可以得到以数将平面上的坐标(，Y)作为独立的参数来表达地物字坐标形式存储于地图数据库的空间地物的几何数的属性，数学表示为F=，(，Y)；而在3D—GIS中，据和属性数据。空间目标通过、y、z三个坐标轴来定义，是在目前2．2摄影测量技术二维GIS中已存在的0、1

4、、2维空间要素的基础上进摄影测量技术包括航天、航空、近景和显微摄影行的三维扩展，它与二维GIS中定义在二维平面上测量等。经历了模拟摄影测量、解析摄影测量等阶的目标具有完全不同的性质：首先，表现在空间关系段后，目前已经进入了一个全数字摄影测量的时代。上，由于在3D—GIS中，空间目标是通过三维坐标来数字摄影测量系统由计算机硬件、数字摄影测量软定义，使得空间关系的复杂程度较之2D—GIS更高；件、输入／输出硬件构成。数字摄影测量系统是利用其次，2D—GIS对于平面空间的有限一互斥一完整人工和自动化技术，由数字影像经过各种数

5、字摄影划分是基于面的划分，而三维GIS对于三维空间的测量处理而生成各种数字的和模拟的地图产品，可有限一互斥一完整划分则是基于体的划分；再次，三按常规摄影测量成果硬拷贝输出，也可以直接将数维GIS的可视表现也比二维GIS复杂得多，以致于字地图送入GIS或CAD等地图系列软件中使用。出现了专门的三维可视化理论、算法和系统。当然，数字摄影测量技术使摄影测量进入地形信息自动提不可否认的是，3DGIS的发展必然以业已成熟的2D取、处理、变换、存储、分析、输出的新阶段。GIS作为理论基础与支撑，2DGIS发展过程中所积2．3遥感技

6、术累的经验以及在现实应用中的不足必将为未来3D随着人类社会的进步和飞速发展，传统的纸质GIS发展指定一个明确的发展方向。地图越来越不能满足人们的应用需求。遥感技术，由于其能够准适时、全天候地获取空间数据，使得数2三维空间数据获取据采集的周期大大缩短，数据获取的成本大大降低，对于三维空间数据获取，目前主要存在以下几无疑它是三维空间信息最有效和最方便的数据源。种方式：地图扫描数字化、摄影测量、遥感、多传感器利用遥感技术获取空间数据的流程如下：选择集成等，下面将依次对这些技术作一个简要的介绍。信心源一图像预处理一(几何及辐射

7、纠正)一图像后71第2期矿山测量201t年4月处理(信息量分析、统计特征值分析、优化波段组合GIS中对数据模型的一些基本的特征要求：研究)一专题特征信息提取(一般线形变换和滤波、(1)三维几何对象的定义和修改。明确确定对比值变换、缨帽变换、主成分变换)一数字图像分类象的定义语言、几何变化关系、布尔操作变换(交、(监督和非监督分类)一图像配准与加格网、注记。并、差、积的运算)是实现该功能的重要前提。2．4InSAR技术(2)有效的三维可视化。三维可视化的内容包利用遥感技术获取地面三维信息，常规方法是括透视投影或正射投影显

8、示、隐藏面、线的消隐、光立体摄影测量。雷达遥感的发展，合成孑L径雷达照模型显示、纹理(贴图)模型显示等多种可视化模(SAR)图像也被用作立体摄影测量，它虽具有全天型的显示。候、全天时的优点，却由于斑点噪声的存在而受到限(3)一定的计算分析功能。如图形的几何分析、制。近年来发展起来的干涉雷达(简称InSAR)技缓冲区分析等基本功能。