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学习好资料 3D GIS 地理信息系统解决方案 一、 立项的背景和意义 （一）背景 地理信息系统 （GeographyInformationSystem）是整个地球或部分区域的资 源、环境在计算机中的缩影，反映了人们赖以生存的现实世界，是在计算机软件 和硬件支持下，以一定的格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系 统 GIS 作为计算机和空间数据分析方法作用于许多相关学科后发展起来的一 门边缘学科，由于能及时地抓住当今世界计算机技术飞速发展，各国政府对地理、 资源和环境信息日益重视这一时代特点，加上许多相关技术 (如 GPS、DPS、RS 等)为它提供了强有力的地理空间信息获取手段，使得 GIS 己经成为各国政府部 门、商业公司、科研机构和高等院校极为关注的热点领域。特别是进入 20 世纪 90 年代以来，GIS 己在全球范围内形成产业规模，并将进一步深入到各行业乃至 人们的日常生活之中 二维地理信息系统始于二十世纪六十年代的机助制图，今天己深入到社会的 各行各业中，但二维地理信息系统存在着自身难以克服的缺限，它本质上是基于 抽象符号的系统，不能给人以自然界的三维真实感受 三维地理信息系统是在二 维平面的基础上模拟并处理现实世界上所遇到的三维现象和问题 地理信息三维 可视化系统是对具有三维地理参考坐标的空间信息进行输入、存储、编辑、查询、 空间分析和模拟的计算机系统 二维地理信息系统与三维地理信息系统的本质区 别在于数据的分布范围，在于高程是被看成空间数据还是属性数据。三维 GIS 的根本目标是多维时空现象的三维表示 相对于二维 GIS 而言，三维 GIS 具有三 个显著的特点： 1、直观性：直观性是三维 GIS 的最显著的特点，通过三维可视化技术，用 户将得到更好的人机交互接口，更少的训练时间，以及更多的空间信息 2、巨大的数据量：三维 GIS 应用通常具有海量数据 (可达数百 G)，这种巨 大的数据量使得三维 GIS 需要得到数据库的有效管理，具有高效的数据存取性 能 3、复杂的数据结构：三维 GIS 不是对二维 GIS 的简单扩展，三维空间中增 更多精品文档 学习好资料 加了许多新的数据类型，空间关系变得更加复杂。 三维可视化一直以来是虚拟现实、地理信息系统、数字摄影测量等领域的研 究重点。早在八十年代末期，随着GIS研究与应用的不断深入，许多研究者开始 了三维GIS 的研究。早期的研究主要面向地质、矿山等特殊应用领域，建立栅格 化的数据模型和进行一些特殊的空间分析，功能较为单一。K 和 Masry 于 1987 年开发了用于矿产资源评估和开采的三维GIS原型系统，这个系统可能是最早的 三维GIS系统，具有一些简单的空间分析能力，如最近点分析等。 随着计算机技术的发展，人们己不满足于一些简单的三维显示、查询等功能， 他们要求二维GIS 的功能在三维空间得到更好的实现。于是，许多模拟系统开始 集成传统的GIS技术和三维可视化技术(包括虚拟现实技术)，以数据库为基础， 研究海量数据的存取和可视化。 三维GIS经过十余年的发展，在许多方面取得了丰富的成果，在一些领域逐 渐开始得到应用。在军事训练中，它可以用于飞行员模拟驾驶训练；在作战指挥 方面，它可以用于模拟真实战场环境，进行虚拟作战演习；在外交方面，对于有 争议地区的边界划分，三维虚拟地形则可以消除双方认识上的分歧；三维城市虚 拟景观则可以为城市规划与设计提供最直观的表现形式，以帮助我们建设更美好 的家园；利用地理信息三维可视化系统还可以真实再现人类尚未到达或难以到达 的区域。由此可见，地理信息三维可视化系统的研究有着十分重要的意义。在地 理信息技术研究中，从平面纸质地图到电子地图，从二维到三维，从简单模拟到 虚拟现实，可视化都在其中扮演着非常重要的角色。 目前，国内外几个主要的GIS产品中，包含三维模块的主要有以下几个： （1）ESRI 公司推出的 ArcGIS 不断扩展了它的三维显示与分析组件 ArcGIS3DAnalys 。该组件提供用户的功能可以实现基于TIN格式的DEM三维显 示和立体分析，数字城市的三维显示、分析与管理，并提供三维建模工具。 （2）ERDAS公司推出的ERDASIMAGINE系列产品是一个包括制图和可视化核 心功能在内的影像工具软件。其扩充的VirtualGIS模块可以实现实时三维飞