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(duì)象進(jìn)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(jué)習(xí)慣而更加真實(shí)，同時(shí)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(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢(shì)
近年來(lái)，國(guó)際上對(duì)于三維GIS技術(shù)取得不少積極進(jìn)展，出現(xiàn)了商業(yè)平臺(tái)Skyline、Google Earth和ArcGIS?；贠penGL技術(shù)的OSG、Vega等三維顯示平臺(tái)、基于DirectX 3D技術(shù)的Quest 3D、Virtual tools、Skyline等系統(tǒng)平臺(tái)的出現(xiàn)大大的推進(jìn)了三維GIS的發(fā)展。同時(shí)，城市三維地理信息系統(tǒng)也引起了我國(guó)學(xué)者的廣泛關(guān)注，紛紛開展了相關(guān)問(wèn)題的研究，對(duì)三維 GIS關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題做了深入探討。我國(guó)在這方面雖然起步較晚，但通過(guò)借鑒和利用國(guó)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(yīng)用軟件，許多國(guó)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(shè)、城市規(guī)劃、市政管理等多個(gè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用
三維GIS的發(fā)展呈現(xiàn)為兩大趨勢(shì)，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(kuò)展了其應(yīng)用領(lǐng)域，而且使更多人群從中受益。簡(jiǎn)單、易用的三維GIS正在逐漸走近老百姓的生活，上海世博會(huì)、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(shì)顯而易見(jiàn)?，F(xiàn)在，人們使用電子地圖方便出行已屬家常便飯，國(guó)內(nèi)外種類豐富的地理位置應(yīng)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(shì)不同，專業(yè)化則需要三維GIS能夠更加緊密地集成到各個(gè)行業(yè)應(yīng)用中，充分發(fā)揮其強(qiáng)大的可視化功能和多維空間分析功能，從而為行業(yè)應(yīng)用提供更科學(xué)、更強(qiáng)大的三維空間信息服務(wù)和決策支持，這不僅是三維GIS的重要作用，也是用戶的強(qiáng)烈需求。
3 三維GIS的建設(shè)流程與特點(diǎn)
概括來(lái)說(shuō)，三維GIS建設(shè)流程主要包括三維建模、場(chǎng)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(chǎng)景整合：將三維模型按照坐標(biāo)、方位等位置參數(shù)，整合為三維場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)城市現(xiàn)狀數(shù)字化三維表達(dá)。
環(huán)境搭建：根據(jù)選定的三維平臺(tái)搭建開發(fā)環(huán)境，包括服務(wù)器端軟件和客戶端開發(fā)SDK。利用服務(wù)軟件將整合完成的三維場(chǎng)景發(fā)布為三維數(shù)據(jù)服務(wù)，包括三維模型服務(wù)和三維地形服務(wù)。
系統(tǒng)開發(fā)：基于三維SDK和發(fā)布的三維數(shù)據(jù)服務(wù)進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)，一般采用B/S架構(gòu)，使用Html+javascript進(jìn)行應(yīng)用功能開發(fā)。
三維GIS項(xiàng)目與主流二維GIS項(xiàng)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(wù)外，還可以調(diào)用二維GIS發(fā)布的OGC服務(wù)，甚至可以與二維GIS整合，實(shí)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(méi)有相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，各個(gè)公司的平臺(tái)采用的數(shù)據(jù)格式和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)不一樣。另外，由于三維場(chǎng)景顯示依賴顯卡的三維渲染能力，基于瀏覽器內(nèi)核還無(wú)法實(shí)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(jìn)行三維渲染，所以瀏覽三維GIS系統(tǒng)一般需要安裝一個(gè)插件。
4在數(shù)字城市中的應(yīng)用
隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟和業(yè)務(wù)需求的推動(dòng)，三維GIS已經(jīng)成為數(shù)字城市建設(shè)必不可少的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于北京乃至全國(guó)數(shù)字城市建設(shè)過(guò)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(xiàng)目中，三維應(yīng)用系統(tǒng)成為項(xiàng)目建設(shè)的亮點(diǎn)。數(shù)字西城應(yīng)用三維GIS技術(shù)構(gòu)建了覆蓋全區(qū)的三維精細(xì)模型，搭建了三維地理信息服務(wù)平臺(tái)，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(wù)。北京市規(guī)劃委員會(huì)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(wù)上進(jìn)行了深入應(yīng)用，大大提高了工作效率；西城區(qū)發(fā)改委建設(shè)的金宏工程三維空間分析系統(tǒng)將三維GIS與經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了基于三維的樓宇經(jīng)濟(jì)和經(jīng)濟(jì)空間分析應(yīng)用，輔助經(jīng)濟(jì)運(yùn)行宏觀決策；月壇街道三維指揮應(yīng)用平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了三維GIS應(yīng)用于人、房、地、事統(tǒng)一管理，通過(guò)建設(shè)智慧街道，實(shí)現(xiàn)城市精細(xì)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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