淺析地理信息三維可視化系統(tǒng)的實現(xiàn)

摘 要：現(xiàn)在是信息全球化發(fā)展的新時期，各項方針政策的制定都與信息的獲得有著越來越密切的聯(lián)系，對于現(xiàn)階段地理信息與系統(tǒng)的探尋，最火熱的話題當(dāng)數(shù)地理信息三維可視化系統(tǒng)，對這一課題的研究是滿足眾多行業(yè)適應(yīng)當(dāng)下發(fā)展節(jié)奏的需求。在信息管理界，正在迅猛發(fā)展著的地理信息系統(tǒng)的研究需要三維可視化手段的加入才能彌補既往研究中存在的一系列與時代發(fā)展不相適應(yīng)的地方。

關(guān)鍵詞：地理信息三維可視化系統(tǒng)；遠程控制技術(shù)；計算機信息技術(shù)

中圖分類號：P208；TU990.3

這些年以來，計算機信息技術(shù)、遠程控制技術(shù)、攝像測量技術(shù)等一系列科學(xué)技術(shù)都有了突飛猛進的發(fā)展，這些發(fā)展變化將以最快的速度在最短的時間段內(nèi)捕捉到空間信息，接著進行三維景觀的重組變得不再只是夢想。特別值得一提的是地理信息三維可視系統(tǒng)的問世以及進一步研究應(yīng)用為人們更好地認(rèn)識周圍環(huán)境提供了新的方法和角度。在與之相關(guān)的環(huán)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(guān)鍵性作用的構(gòu)成成分。

1 三維可視化地理信息系統(tǒng)的發(fā)展

當(dāng)下出現(xiàn)的三維GIS系統(tǒng)以三維數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，能夠很客觀地將我們周圍真實存在的事物進行虛擬化地再現(xiàn)。該體系在現(xiàn)階段已經(jīng)取得了很大的發(fā)展與進步，并能很好地處理大量數(shù)據(jù)漫游以及貼面修改等事務(wù)。不過在三維數(shù)據(jù)研究、建立模型以及數(shù)據(jù)整理等層面上還有不少不足之處需要改正。在當(dāng)下，所能實現(xiàn)的只有在二維GIS的基礎(chǔ)上增加一些填補工作，輔助建成三維的景觀模型，而這樣做充其量也只是山寨的三維GIS。三維可視化地理信息系統(tǒng)本來是對周圍環(huán)境三維數(shù)據(jù)的儲備，處理以及能夠看見等不同技術(shù)的結(jié)合。但是就現(xiàn)在的技術(shù)水平而言，我們只能對山寨GIS進行利用，要是想要形成一個真正完整的三維GIS，我們必須處理好下面幾個點：巨大的數(shù)據(jù)總量；多種繁瑣的空間關(guān)系；數(shù)據(jù)儲備以及整理、查看、搜索等等[1]。

2 地理信息三維可視化系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1 城市。中國的城市聚集著越來越多的人，越是繁榮人口密集的城市似乎越具有吸引更多的人群加入其中的魅力。人口的大量集中使得城市建設(shè)面臨著越來越多的問題，而地理信息三維可視化系統(tǒng)的問世與進步可以為城市的發(fā)展提供很大的方便。例如城市管理中的居民管理、大氣污染狀態(tài)監(jiān)控管理、地下用水管理、地下線路管理等等。

2.2 環(huán)境。新世紀(jì)，隨著生態(tài)環(huán)境保護以及可持續(xù)發(fā)展觀念的深入人心，地理信息三維可視化系統(tǒng)可以對大氣環(huán)境、地表環(huán)境以及地下環(huán)境進行全方位的監(jiān)控報告，能夠生動真實客觀地將我們周圍的環(huán)境狀況模擬出來，讓我們及時客觀地將周圍的環(huán)境發(fā)展?fàn)顩r認(rèn)識清楚，有利于更好地采取有效的措施進行治理和防護。

2.3 地質(zhì)。地質(zhì)是當(dāng)下眾多行業(yè)與學(xué)科研究工作正常進行的基礎(chǔ)載體。地理信息三維可視系統(tǒng)能夠更好地將我們擁有的地質(zhì)環(huán)境，結(jié)構(gòu)組成清晰地模擬出來，客觀真實地再現(xiàn)在人們的面前，為各項研究工作，生產(chǎn)工作的正常進行，順利展開提供無窮無盡的便利。

2.4 礦山。在礦產(chǎn)這一行業(yè)，地理信息三維可視系統(tǒng)又能將礦物質(zhì)的形態(tài)與組成結(jié)構(gòu)清晰地表達出來。有利于礦產(chǎn)勘查工作者掌握巷道，礦場等的詳細地理信息，為礦產(chǎn)事業(yè)的發(fā)展提供詳細有用又準(zhǔn)確的第一手資料。方便相關(guān)政策方針的制定。

2.5 海洋。新世紀(jì)又將是一個海洋的世界，對海洋展開的研究利用將是我國是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的一個重要的手段。在這一方面地理信息三維可視化系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確客觀地將海洋知識匯報給有關(guān)研究機構(gòu)，進行海水鹽分、溫度、壓力以及水流方向等的研究，有利于我國對海洋的進一步開發(fā)。

2.6 氣象。還可以用來匯報高空大氣的情況，包括氣流、風(fēng)向、氣壓、構(gòu)成元素、成分變化等。綜上所述，地理信息三維可視化系統(tǒng)在我們的日常生活生產(chǎn)發(fā)展中涉及領(lǐng)域之廣不容忽視，隨著人類社會的進一步發(fā)展，它可以幫助我們解決各種各樣的問題，所以要予以高度重視和關(guān)注。

3 地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺的選取

地理信息三維可視化系統(tǒng)想要獲得進一步全面的發(fā)展，不得不考慮地理信息系統(tǒng)平臺的正確選擇。在這一方面，一般使用的一個平臺就是美國MIS企業(yè)開發(fā)出來的一款軟件，Maplnfo，用它來作為地理信息三維可視化系統(tǒng)開發(fā)的平臺。該軟件具有功效超大、綜合性強、比較直觀等特點[2]。這款軟件可以將數(shù)據(jù)和圖像信息有效地組合在一起，對繁瑣的地理信息進行分析，而且其具有的可視化地理分析能力還能夠允許使用者將不一樣的數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，并將其展現(xiàn)出來，表達出數(shù)據(jù)中間存在的聯(lián)系，以及數(shù)據(jù)的形式。它的特點有：

3.1 代碼匹配。該系統(tǒng)能夠為前后輸入的圖像以及屬性數(shù)據(jù)進行自動的匹配工作，而且能夠?qū)@一過程中產(chǎn)生的錯誤進行自動修復(fù)。同時該系統(tǒng)還能夠通過MapBasic語言對圖像與數(shù)據(jù)進行有效地連接。

3.2 查詢功能。Mapinfo允許對圖像進行的點查看，功用齊全的SQL查看，為地理表達提供支撐，也可以將圖形與數(shù)據(jù)連接在一起。搜素的成果能夠用圖形、表格等進行表達。

3.3 圖形編輯和顯示。允許對圖形上的事物進行隨意地刪除和增加，也可以將獨自的記錄與條件等進行修改。至于數(shù)據(jù)的展現(xiàn)完全可以通過三種不一樣的形式。

3.4 輸出功能?？梢詫D形的部分打印出來，也可講內(nèi)部的數(shù)據(jù)變成AutoCAD能夠識別的另一種形式。內(nèi)部格式的數(shù)據(jù)形式也可以進行轉(zhuǎn)變。

3.5 Mapinfo。不允許對象拓撲關(guān)系的構(gòu)建?？臻g分析的作用需要通過最基本的對話框交互形式來完成。

4 三維可視化軟件的選取

在地理信息三維可視化系統(tǒng)中，對三維可視化問題的研究與分析是其關(guān)鍵的構(gòu)成部分。其中處于最中心地位的一個工具是三維可視化工具，它是及逆行那個三維圖像研究制作，對地理信息三維可視化系統(tǒng)展開研究的關(guān)鍵性的一個步驟。在信息計算機起步之初，人類就已經(jīng)展開了對計算機圖像的研究工作，一直到九十年代開始，人類開始認(rèn)識到繁瑣的數(shù)字通過圖像來表達更加利于理解，所以自此開始，三維圖像以飛快的速度發(fā)展了起來。

5 地理信息三維可視化系統(tǒng)的進一步是實現(xiàn)

當(dāng)下，在國內(nèi)外，地理信息系統(tǒng)研究界，地理信息三維可視化系統(tǒng)的研究儼然已成業(yè)界的熱門話題，計算機信息技術(shù)還在進一步發(fā)展中，所以地理信息三維可視化系統(tǒng)的發(fā)展還需要進一步的研究。

5.1 在數(shù)據(jù)層面，地理信息三維可視化系統(tǒng)數(shù)據(jù)主要由四個構(gòu)成成分組成：圖像的幾何位置、屬性信息、高度以及拓撲聯(lián)系。在這些構(gòu)成中缺少的是數(shù)據(jù)的Metadata，alsomeans元數(shù)據(jù)。該項數(shù)據(jù)是用來對數(shù)據(jù)的出現(xiàn)、投影形式、坐標(biāo)構(gòu)成、使用時間段、編碼計劃等作出記載，元數(shù)據(jù)有利于數(shù)據(jù)共享的實現(xiàn)。

5.2 應(yīng)該形成一種三維可視化基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的管理體系，也就是說用該體系來對數(shù)據(jù)的錄入錄出，以及數(shù)據(jù)庫的形成進行統(tǒng)一的管理控制。

5.3 該體系只保證了由二維地理信息系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S地理信息系統(tǒng)的一個方向上的督查，但是一個完善的三維地理信息系統(tǒng)應(yīng)該將二維地理信息系統(tǒng)和三維可視化系統(tǒng)進行查詢上的交換。

5.4 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)正在經(jīng)歷著飛速的發(fā)展變化，信息技術(shù)的更新?lián)Q代，使得它在頁面制定、公布以及傳遞等方面起著十分重要的影響，網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)三維可視化系統(tǒng)能夠幫助其是實現(xiàn)大眾化的發(fā)展。

5.5 由于本系統(tǒng)還有針對高層領(lǐng)導(dǎo)的校園規(guī)劃、建設(shè)等方面的決策要求，故需要根據(jù)實際情況實現(xiàn)本系統(tǒng)的輔助決策支持功能。

6 結(jié)語

地理信息系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的一項應(yīng)用技術(shù)，它使與地理空間分布有關(guān)的信息得到更有效、更迅速的利用和傳播。但大多數(shù)地理信息系統(tǒng)及其應(yīng)用是基于二維坐標(biāo)系的，缺少管理、分析復(fù)雜三維物體的功能，難以滿足地理科學(xué)、大氣科學(xué)、海洋科學(xué)等研究三維空間特征的要求，地理信息三維可視化系統(tǒng)的研究與開發(fā)己成為地理信息系統(tǒng)研究領(lǐng)域的重要方面。

參考文獻：

[1]范江，汪嘉平.城市三維可視化地理信息系統(tǒng)初探[J].現(xiàn)代測繪，2005.

[2]呂志慧.地理信息三維可視化系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].鄭州大學(xué)，2002.

作者單位：武漢工程大學(xué)計算機科學(xué)與工程學(xué)院，武漢 430074