简论地理信息三维可视化系统的实现

连强强+顾敏

（1.青海省第二测绘院，青海 西宁 810001；2.青海省第一测绘院，青海 西宁 810001）

摘要：三维地理信息系统是在传统的二维地理信息系统的GIS分析功能基础上，结合了虚拟景观的三维场景浏览功能。在对三维地理信息系统和其数据进行总结，并在其基础上深入探讨三维地理信息系统在现在生活中的实现。

关键字：三维；可视化；地理

地理信息系统有时又被称为地学信息系统。它是一个非常重要的空间信息系统。多年来，计算机科学与技术，遥控技术，摄像头测量技术等一系列科学技术的飞速发展，这些变化将在最短的时间赶上更快的速度空间信息，三维景观的重组。视觉三维地理信息系统中特别值得一提的是，它为进一步研究应用提供了新的方法和视角，人们可以更好地了解周围的环境。在相关的环境虚化体系里面，地理信息三维可视化体系也属于一种起着关键性作用。

一、三维GIS系统的发展

可视化三维GIS系统在现代有着长足的发展，基本解决了海量数据漫游问题，渲染等可视化的具体问题，但是还有诸多问题有待解决，例如三维数据模型、三维数据分析、三维数据管理等方面。

现在，我们周围的客观环境通过三维GIS系统进行虚拟化的再现，而三维数据作为三维系统的基础。现阶段该系统已经有了很好的升级，对大量数据漫游及贴面修复等信息可以很好的处理。但是在三维数据研究等内容中信息还有待提升，此时，只能基于二维GIS完成一些额外的工作实现填补，以帮助建立景观的三维模型，它充其量只是三维GIS的模型。地理信息系統的三维可视化可以用来存储，处理和查看周围环境，是一项新的技术。因技术水平还未成熟，使我们只应用了GIS的一部分，如果想完全应用GIS三维，我们必须解决好以下几个问题：大数据量；各种高难度的空间关系，保存和处理数据，预览，搜索等信息。

利用三维模型技术构建可视化的信息管理系统是非常必要的。所谓可视化，就是在系统中运用图像技术将信息数据转换成形象化的、直观的图形方式展示出来，让用户能够一目了然。

二、数据信息三维模型的建立

1、建立模型。模型的三维表示是三维多边形，是使用基本几何元素（点，线，面，长方体，球体等），几何元素通过一系列操作，如平移，旋转，延伸等等来实现。组成要构建的物体的真实的几何形状，通常被显示在计算机或其他视频设备中。自然界中存在的任何对象都可以通过三维模型呈现，这可能是存在于现实世界中，如建筑，景观，工程设备，交通运输等，或虚的东西像电影，人物在游戏中的实体，场景，资源等等。三维模型可以手动与专用三维建模软件来完成，也可以自动地按照一定的算法生成的。点，线，面等数据信息为基础，3D模型可以存储在计算机文件的虚拟文件中。

手工绘制三维模型：在几何基础上，诸如点，线，面，立方体，球体等的，提供了一组几何操作的方法，如平移，旋转，对准和布尔运算，构建复杂的几何图形，而且还内置了一些常用的模型组件，通过用户的选择，拖拉就可以完成复杂对象的建模。

模型的叠加：将建立一个良好的模型和三维场景草图，也就是放置在模拟场景中的物体的三维模型，实际表现的三维模型。封面和场景应该与三维模型的坐标，高度等信息协调，如减少或增加场景，挖掘或填充等，使模型和现场以达到视觉效果的整合。

2、数据映射。在整个信息系统中，围绕设施形成的业务数据的管理，例如公路建设管理系统，工程实体相关的业务数据，对象管理信息系统对应于3D模型或组件模型。它是通过设置数据，并且使用信息系统管理（如工程实体）作为研究对象模型信息之间的关系来实现的数据信息的可视化的关键步骤。因此，在模型中的模型创建应增加分类，位置或数量等信息应有独立的模型，甚至在模型组件之间进行区分。如道路上的桥梁模型，他们应该确定每座桥模型（即桥），分类那里的道路，其中里程等信息。同时，数据库信息系统和模型或各自的表格之间的关系部分，如房地产，公路，铁路及管理系统等建设项目模型，设施需要确定量清单和关系的相关表格。通过关系对应的表，可以通过项目信息工程学找到相关的工程模型，通过模型找到相关的工程单位，以决定模型和业务数据和土木工程的单元之间的对应关系，并构建三维模型，

三、地理信息三维可视化系统的应用现状

1、在新的世纪，由于环境可持续发展及环保理念在生活中不断深入，通过地理信息可视化的三维系统可以对大气环境，地表环境和地下水环境进行全面的监测报告，可以把现实环境与客观情况进行模拟，更好的对周围的环境进行了解，让我们对周围环境现状和客观发展情况有一定了解，有利于更好地采取有效的措施进行管理和保护。

2、三维可视化地理信息系统可以更好的了解地质环境，结构组成等信息，让这些信息摆在人们面前。

3、地理信息三维可视化系统用来监测大气情况，其包括空气流速、风向、气压、成分变化的状态等。

四、地理信息三维可视化系统的应用

地理信息系统（GIS）和地理系统的三维可视化已在国内外成为业界的热门话题。计算机信息技术仍处于不断进步的阶段。因此，地理信息系统的三维可视化的发展还需进一步的发展。必须形成一个三维可视化的数据管理系统，该系统必须能保证从二维地理信息系统改变成为三维地理信息系统。然而，它并不能形成一个完美的三维地理可视化系统，只是单纯从二维地理信息系统交换成三维可视化系统。网络技术正在经历快速的发展变革阶段，我们必须要提高信息技术水平，将先进的技术使用到三维可视化系统中去，让地理信息系统3D化更快实现，提升地理信息三维可视化系统在行业发展中的作用，帮助解决一些非常重要的问题。

结语 ：三维地理可视化系统的建立能够让人们全方位、更直观的了解真实的地理场景。它运用高科技手段完成对信息的采集和处理及监管等，其主要运用了遥感、网络、多媒体等高新技术。三维地理信息系统提供给人们一种全新的了解地理情况和身边工作生活的环境的办法与手段，能适应并预测地理的变化，尤其是GIS的空间信息综合处理能力与直观表现能力十分突出，在处理地理突发问题时，能帮助人们更好了解全局并进行模拟，让人们直观感更强烈。因此对三维地理信息系统的研究不仅具有相当重要的现实意义，同时也是人们十分迫切需要解决的问题之一。