簡論地理信息三維可視化系統的實現

連強強+顧敏

（1.青海省第二測繪院，青海 西寧 810001；2.青海省第一測繪院，青海 西寧 810001）

摘要：三維地理信息系統是在傳統的二維地理信息系統的GIS分析功能基礎上，結合了虛擬景觀的三維場景瀏覽功能。在對三維地理信息系統和其數據進行總結，并在其基礎上深入探討三維地理信息系統在現在生活中的實現。

關鍵字：三維；可視化；地理

地理信息系統有時又被稱為地學信息系統。它是一個非常重要的空間信息系統。多年來，計算機科學與技術，遙控技術，攝像頭測量技術等一系列科學技術的飛速發展，這些變化將在最短的時間趕上更快的速度空間信息，三維景觀的重組。視覺三維地理信息系統中特別值得一提的是，它為進一步研究應用提供了新的方法和視角，人們可以更好地了解周圍的環境。在相關的環境虛化體系里面，地理信息三維可視化體系也屬于一種起著關鍵性作用。

一、三維GIS系統的發展

可視化三維GIS系統在現代有著長足的發展，基本解決了海量數據漫游問題，渲染等可視化的具體問題，但是還有諸多問題有待解決，例如三維數據模型、三維數據分析、三維數據管理等方面。

現在，我們周圍的客觀環境通過三維GIS系統進行虛擬化的再現，而三維數據作為三維系統的基礎?，F階段該系統已經有了很好的升級，對大量數據漫游及貼面修復等信息可以很好的處理。但是在三維數據研究等內容中信息還有待提升，此時，只能基于二維GIS完成一些額外的工作實現填補，以幫助建立景觀的三維模型，它充其量只是三維GIS的模型。地理信息系統的三維可視化可以用來存儲，處理和查看周圍環境，是一項新的技術。因技術水平還未成熟，使我們只應用了GIS的一部分，如果想完全應用GIS三維，我們必須解決好以下幾個問題：大數據量；各種高難度的空間關系，保存和處理數據，預覽，搜索等信息。

利用三維模型技術構建可視化的信息管理系統是非常必要的。所謂可視化，就是在系統中運用圖像技術將信息數據轉換成形象化的、直觀的圖形方式展示出來，讓用戶能夠一目了然。

二、數據信息三維模型的建立

1、建立模型。模型的三維表示是三維多邊形，是使用基本幾何元素（點，線，面，長方體，球體等），幾何元素通過一系列操作，如平移，旋轉，延伸等等來實現。組成要構建的物體的真實的幾何形狀，通常被顯示在計算機或其他視頻設備中。自然界中存在的任何對象都可以通過三維模型呈現，這可能是存在于現實世界中，如建筑，景觀，工程設備，交通運輸等，或虛的東西像電影，人物在游戲中的實體，場景，資源等等。三維模型可以手動與專用三維建模軟件來完成，也可以自動地按照一定的算法生成的。點，線，面等數據信息為基礎，3D模型可以存儲在計算機文件的虛擬文件中。

手工繪制三維模型：在幾何基礎上，諸如點，線，面，立方體，球體等的，提供了一組幾何操作的方法，如平移，旋轉，對準和布爾運算，構建復雜的幾何圖形，而且還內置了一些常用的模型組件，通過用戶的選擇，拖拉就可以完成復雜對象的建模。

模型的疊加：將建立一個良好的模型和三維場景草圖，也就是放置在模擬場景中的物體的三維模型，實際表現的三維模型。封面和場景應該與三維模型的坐標，高度等信息協調，如減少或增加場景，挖掘或填充等，使模型和現場以達到視覺效果的整合。

2、數據映射。在整個信息系統中，圍繞設施形成的業務數據的管理，例如公路建設管理系統，工程實體相關的業務數據，對象管理信息系統對應于3D模型或組件模型。它是通過設置數據，并且使用信息系統管理（如工程實體）作為研究對象模型信息之間的關系來實現的數據信息的可視化的關鍵步驟。因此，在模型中的模型創建應增加分類，位置或數量等信息應有獨立的模型，甚至在模型組件之間進行區分。如道路上的橋梁模型，他們應該確定每座橋模型（即橋），分類那里的道路，其中里程等信息。同時，數據庫信息系統和模型或各自的表格之間的關系部分，如房地產，公路，鐵路及管理系統等建設項目模型，設施需要確定量清單和關系的相關表格。通過關系對應的表，可以通過項目信息工程學找到相關的工程模型，通過模型找到相關的工程單位，以決定模型和業務數據和土木工程的單元之間的對應關系，并構建三維模型，

三、地理信息三維可視化系統的應用現狀

1、在新的世紀，由于環境可持續發展及環保理念在生活中不斷深入，通過地理信息可視化的三維系統可以對大氣環境，地表環境和地下水環境進行全面的監測報告，可以把現實環境與客觀情況進行模擬，更好的對周圍的環境進行了解，讓我們對周圍環境現狀和客觀發展情況有一定了解，有利于更好地采取有效的措施進行管理和保護。

2、三維可視化地理信息系統可以更好的了解地質環境，結構組成等信息，讓這些信息擺在人們面前。

3、地理信息三維可視化系統用來監測大氣情況，其包括空氣流速、風向、氣壓、成分變化的狀態等。

四、地理信息三維可視化系統的應用

地理信息系統（GIS）和地理系統的三維可視化已在國內外成為業界的熱門話題。計算機信息技術仍處于不斷進步的階段。因此，地理信息系統的三維可視化的發展還需進一步的發展。必須形成一個三維可視化的數據管理系統，該系統必須能保證從二維地理信息系統改變成為三維地理信息系統。然而，它并不能形成一個完美的三維地理可視化系統，只是單純從二維地理信息系統交換成三維可視化系統。網絡技術正在經歷快速的發展變革階段，我們必須要提高信息技術水平，將先進的技術使用到三維可視化系統中去，讓地理信息系統3D化更快實現，提升地理信息三維可視化系統在行業發展中的作用，幫助解決一些非常重要的問題。

結語 ：三維地理可視化系統的建立能夠讓人們全方位、更直觀的了解真實的地理場景。它運用高科技手段完成對信息的采集和處理及監管等，其主要運用了遙感、網絡、多媒體等高新技術。三維地理信息系統提供給人們一種全新的了解地理情況和身邊工作生活的環境的辦法與手段，能適應并預測地理的變化，尤其是GIS的空間信息綜合處理能力與直觀表現能力十分突出，在處理地理突發問題時，能幫助人們更好了解全局并進行模擬，讓人們直觀感更強烈。因此對三維地理信息系統的研究不僅具有相當重要的現實意義，同時也是人們十分迫切需要解決的問題之一。