三維GIS技術(shù)
1 三維GIS技術(shù)概述
三維GIS是能夠?qū)臻g對象進行真三維描述和分析，從數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)到空間查詢和建模分析都建立在三維數(shù)據(jù)模型基礎(chǔ)上的地理信息系統(tǒng)。三維GIS與二維GIS一樣，需要具備最基本的空間數(shù)據(jù)處理功能，如數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表現(xiàn)等。相比于二維GIS，三維GIS因更接近于人的視覺習慣而更加真實，同時三維能提供更多信息，能表現(xiàn)更多的空間關(guān)系。
2 三維GIS技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢
近年來，國際上對于三維GIS技術(shù)取得不少積極進展，出現(xiàn)了商業(yè)平臺Skyline、Google Earth和ArcGIS。基于OpenGL技術(shù)的OSG、Vega等三維顯示平臺、基于DirectX 3D技術(shù)的Quest 3D、Virtual tools、Skyline等系統(tǒng)平臺的出現(xiàn)大大的推進了三維GIS的發(fā)展。同時，城市三維地理信息系統(tǒng)也引起了我國學者的廣泛關(guān)注，紛紛開展了相關(guān)問題的研究，對三維 GIS關(guān)鍵技術(shù)問題做了深入探討。我國在這方面雖然起步較晚，但通過借鑒和利用國外最新的技術(shù)成果，發(fā)展非常迅速，目前已開發(fā)了具有自主版權(quán)的商業(yè)應用軟件，許多國產(chǎn) GIS軟件也先后在其產(chǎn)品中開發(fā)了三維 GIS軟件系統(tǒng)，如EV-Globe、GeoGlobe、SuperMap、CityMaker等，已在數(shù)字城市建設、城市規(guī)劃、市政管理等多個領(lǐng)域推廣應用
三維GIS的發(fā)展呈現(xiàn)為兩大趨勢，即大眾化和專業(yè)化。理論和技術(shù)的成熟使得三維GIS的門檻不斷降低，這不但擴展了其應用領(lǐng)域，而且使更多人群從中受益。簡單、易用的三維GIS正在逐漸走近老百姓的生活，上海世博會、世界杯均大量使用了三維地理信息技術(shù)，三維GIS大眾化的趨勢顯而易見?，F(xiàn)在，人們使用電子地圖方便出行已屬家常便飯，國內(nèi)外種類豐富的地理位置應用正如雨后春筍般涌現(xiàn)，期待著三維GIS更好地融入其中。與大眾化趨勢不同，專業(yè)化則需要三維GIS能夠更加緊密地集成到各個行業(yè)應用中，充分發(fā)揮其強大的可視化功能和多維空間分析功能，從而為行業(yè)應用提供更科學、更強大的三維空間信息服務和決策支持，這不僅是三維GIS的重要作用，也是用戶的強烈需求。
3 三維GIS的建設流程與特點
概括來說，三維GIS建設流程主要包括三維建模、場景整合、環(huán)境搭建和系統(tǒng)開發(fā)。
三維建模：基于衛(wèi)星影像、地形圖和建筑高度數(shù)據(jù)，利用3DX Max等建模軟件開展城市三維建模。
場景整合：將三維模型按照坐標、方位等位置參數(shù)，整合為三維場景，實現(xiàn)城市現(xiàn)狀數(shù)字化三維表達。
環(huán)境搭建：根據(jù)選定的三維平臺搭建開發(fā)環(huán)境，包括服務器端軟件和客戶端開發(fā)SDK。利用服務軟件將整合完成的三維場景發(fā)布為三維數(shù)據(jù)服務，包括三維模型服務和三維地形服務。
系統(tǒng)開發(fā)：基于三維SDK和發(fā)布的三維數(shù)據(jù)服務進行系統(tǒng)開發(fā)，一般采用B/S架構(gòu)，使用Html+javascript進行應用功能開發(fā)。
三維GIS項目與主流二維GIS項目在技術(shù)架構(gòu)和開發(fā)思路上是一致的，三維GIS除了調(diào)用三維數(shù)據(jù)服務外，還可以調(diào)用二維GIS發(fā)布的OGC服務，甚至可以與二維GIS整合，實現(xiàn)二三維一體化。區(qū)別主要在于三維數(shù)據(jù)格式與二維GIS不一樣，沒有相應的標準規(guī)范，各個公司的平臺采用的數(shù)據(jù)格式和服務標準不一樣。另外，由于三維場景顯示依賴顯卡的三維渲染能力，基于瀏覽器內(nèi)核還無法實現(xiàn)大范圍三維數(shù)據(jù)的渲染，目前常用的方式都是采用在瀏覽器中嵌入ActiveX控件的方式進行三維渲染，所以瀏覽三維GIS系統(tǒng)一般需要安裝一個插件。
4在數(shù)字城市中的應用
隨著技術(shù)的進一步成熟和業(yè)務需求的推動，三維GIS已經(jīng)成為數(shù)字城市建設必不可少的技術(shù)，廣泛應用于北京乃至全國數(shù)字城市建設過程中。在數(shù)字西城、數(shù)字通州、數(shù)字房山以及數(shù)字中關(guān)村等數(shù)字城市項目中，三維應用系統(tǒng)成為項目建設的亮點。數(shù)字西城應用三維GIS技術(shù)構(gòu)建了覆蓋全區(qū)的三維精細模型，搭建了三維地理信息服務平臺，面向規(guī)劃、城市管理、社區(qū)管理、地下管線等不同行業(yè)提供服務。北京市規(guī)劃委員會西城分局搭建的三維規(guī)劃輔助決策系統(tǒng)在規(guī)劃審批、方案論證、環(huán)境整治、區(qū)域改造等業(yè)務上進行了深入應用，大大提高了工作效率；西城區(qū)發(fā)改委建設的金宏工程三維空間分析系統(tǒng)將三維GIS與經(jīng)濟數(shù)據(jù)進行結(jié)合，實現(xiàn)了基于三維的樓宇經(jīng)濟和經(jīng)濟空間分析應用，輔助經(jīng)濟運行宏觀決策；月壇街道三維指揮應用平臺實現(xiàn)了三維GIS應用于人、房、地、事統(tǒng)一管理，通過建設智慧街道，實現(xiàn)城市精細化管理。
圖文摘錄于《走向大數(shù)據(jù)——從數(shù)字北京到智慧北京》一書
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