基于ArcGIS Engine的三维GIS系统开发与应用——以华东师范

1、华东师范大学硕士学位论文基于ArcGIS Engine的三维GIS系统开发与应用以华东师范大学校园三维GIS为例姓名：范力铭申请学位级别：硕士专业：地图学与地理信息系统指导教师：吴健平20070501学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意作者签名：逝後日期：应厶丛学位论文授权使用声明本人完全了解华东师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电

2、子版和纸质版有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅有权将学位论文的内容编入有关数据库进行检索有权将学位论文的标题和摘要汇编出版保密的学位论文在解密后适用本规定学位论文作者签名：易铭日期：锄师钲奎彤：嗍耻一¨一场八镰一。二尹华东师范大学届硕士学位论文摘要三维是目前科学发展的新趋势之一相比于二维，三维对客观世界的表达能给人以更真实的感受，它以立体造型技术给用户展现地理空间现象，不仅能表达空间对象简的平面关系，而且能描述和表达它们之问的垂向关系；另外，对空问对象进行三维空间分析和操作也是三维特有的功能。论文在总结了现有的软件中三维平台上模型的真实感不强和三维可

3、视化软件中缺乏空间分析能力的缺点的基础上，提出一种新的方法来建立三维系统：采用三维建模软件创建三维模型，将其转换为中能识别的矢量数据格式，以此数据为基础调用软件的功能模块开发兰维系统。具体实现是采用雄泌平台调用开发包开发三维系统，将碰格式的三维模型转换为中的数据格式，作为用系统中三维数据来源。最后以华东师范大学中山北路校区为例，建立了校园三维系统论文共分为六章。第一章是绪论，介绍了选题背景，从三维的定义、特点、功能方面介绍了三维，总结了国内外在三维领域的研究方向和进展，提出了论文的研究目标和主要内容。第二章介绍三维数据模型及相互转换方法，分别探讨了中的三维数据模型和中的格式的组成和特点，并基于

4、实现了将模型导入到类型为的要素类（）中第三章介绍了软件对华东师范大学校园建模的方法，从地理坐标的定位、纹理映射和不同对象的建模方式三个方面讨论了如何对校园进行建模。第四章是系统开发实现，从系统总体设计、系统数据层设计、系统中功能模块开发三个方面介绍了该系统的开发实现过程。系统中属性数据和空间数据采用了分布式存储的方式，并通过数据实体包装起来，隔离了业务层和数据层，使得数据层对开发者真正透明。功能模块开发包括了数据访问模块、三维浏览功能、要素选择功能、属性查询功能、交互测量功能、感兴趣点定位功能，导入三维模型功能及动画制作功能八个方面的功能模块开发。第五章介绍了系统的应用实例。第六章中总结了论文

5、的创新与不足，提出对进一步工作的展望。本论文的创新之处在于：采用了三维建模软件与专业软件相结合的方式刨建三维系统，解决了以往三维场景中的三维模型只能显示，不能查询编辑的问题，实现了数据的查询与编辑：同时，数据库存储上采用了空问数据与属性数据分布式存储的机制，便于不同部门问共享通用格式的数据。关键词：三维，分布式存储华东师范大学届硕士学位论文吣，哪，。，华东师范大学届碗士学位论文弱：髓，例；，：，华东师范大学届硕士学位论文第一章绪论第一章绪论引言地理信息系统（璐）与以前的文字描述和地图等地理学语言相比，其显著特征是用数字形式来描述空间实体，从而能够以灵活的数据与表现方式对地理现象进行多视点、多尺

6、度的视觉与解析的空间探索与认识，并传达越来越丰富的定性与定量化的空间信息。然而，人类不仅仅是依靠文字或数据这一单一的形式来传递信息和接受概念，而是通过多种感官来接受外界信息的，所以仅依靠提高传递和处理文字与数据这一单维信息的能力是不够的，而应按照人类的习惯，提供各个感官所能接受的多种属性的信息。人类是依靠自己的感知和认知能力全方位地获取知识的，是在多维化的信息空间中认识问题的。而地图和现有的甚至只具有在一维或者二维空间中处理问题的能力，这就产生了人的认识空间和所用工具处理问题的方法空间不一致的矛盾，这进一步激发了人们对多维的空间信息表达和传播方式的渴望【”。因此，如何构建真实地理世界中的各种地

7、理现象，将第三维信息更好的表现出来，这就需要研究三维的问题。选题背景三维的定义与特点三维的定义首先要从二维的定义谈起。从不同的角度出发，有三种定义：）基于工具箱的定义：是一个从现实世界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具集合；）数据库定义：是一个数据库系统，在数据库里的大多数数据能被索引和操作，以回答各种各样的问题；）基于组织机构的定义：是一个功能集合，能够存贮、检索、操作和显示地理数据，是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织结构，提供解决环境问题的各种决策支持。基于工具箱的定义强调对地理数据的各种操作，基于数据库的定义强调用来处理空间数据的数据组织的差异，而基于组织的定义强调机构

8、和人在处理空间信息上的作用，而不是他们需要的工具的作用。第页华东师范大学届碗士学位论文第一章绪论认为“”（）比“”更能强调在其三维任务如地质或者地貌应用上的扩展。笔者更倾向于的说法，他认为三维是布满整个三维空间的，与传统的基于平面的二维明显不同，尤其体现在空间位置与拓扑关系的描述及空间分析的伸展方向上】。在三维中，空间目标通过、三个坐标轴来定义，它与二维定义在二维平面上的目标具有完全不同的性质。在目前二维已存在的，维空间要素必须进行三维扩展，在几何表示中增加三维信息，同时增加三维要素来表示体目标。空间目标通过三维坐标定义使得空间关系也不同于二维，其复杂程度更高。二维对于平面空间的有限互斥完整的

9、划分是基于面的划分，三维对于三维空间的有限互斥完整的划分则是基于体的划分。因此，通过分析基于（单一）体划分的三维矢量结构几何成分之间的拓扑关系，李青元提出了五组简化的拓扑关系【。三维的可视化表现也比二维复杂得多，以致于出现了专门的三维可视化理论、算法和系统。总体来讲，相比于二维，三维对客观世界的表达能给人以更真实的感受，它以立体造型技术给用户展现地理空间现象，不仅能表达空间对象间的平面关系，而且能描述和表达它们之间的垂向关系；另外，对空问对象进行三维空间分析和操作也是三维特有的功能。而且，与及各种科学计算可视化软件相比，它具有独特的管理复杂空间对象能力及空间分析能力三维空间数据库是三维的核心。

10、三维空间分析则是其独有的能力。与功能增强相对应的是，三维的理论研究和系统建设工作比二维更加复杂。三维应具有的功能作为二维在空间和功能上的扩展，三维首先应具有二维的传统功能。肖乐斌等在总结了，等众多学者理论的基础上，提出了三维在二维基础上独有的功能：）包容一维，二维对象；）可视化三维对象；）三维空间管理；）三维空间分析；）应能及时受益于数据获取方法的进展和大数据量处理技术的发展网。第页华东师范大学届硕士学位论文第一章绪论支持三维开发的平台软件目前支持三维开发的平台软件有两种：一种是传统的平台软件，以空间数据管理与分析为主，同时提供基本的三维可视化环境，如公司的软件中的分析模块，灵图公司的；一种是

11、通过计算机仿真技术实现的，以三维建模与三维可视化为主，如等虚拟现实应用的实时软件平台。软件中的，和是桌面系统中分析扩展模块中的一部分。前者提供了一般性三维数据浏览的平台，后者立足于全球地理信息的连续、多分辨率的交互式浏览功能上，将所有数据源整合到一个通用的全球的框架中。是北京灵图公司提供的一个三维可视化平台，可以在多种编程语言平台下进行二次开发。二次开发平台是基于和开发的通用三维引擎，即场景浏览器和编辑器的核心开发库。它在总体框架上采用组件技术，并且使用球面贴图技术实现了文字注记和贴图注记。是模拟虚拟现实和实时仿真的应用软件，是开发实时视觉和听觉仿真、虚拟现实和通用视频应用的场景驱动软件环境。

12、包括友好的图形界面环境、完整的语言应用程序接口、相关的实用库函数、库函数和可选功能模块，能够满足多种仿真要求【。也是一个很有代表性的三维浏览软件，它在版本中增加了插件，能够显示三维地形和建筑物纹理贴图，能定位到用户感兴趣的三维地物上，支持用户上传自定义三维地标，极大的丰富了场景的三维显示。三维应用研究现状三维研究主要集中基于三维可视化技术的功能开发，在资源、环境、海洋、地质，特别是城市规划方面有很多的应用。日本京都大学综合了、虚拟现实和社会科学等，历时三年完成了“”项目，建立了一个集属性信息显示，虚拟城市显示，用户实时漫游为一体的数字京都阍。等开发了基于公司的平台的软件包用于对地下钻孔数据的管

13、理、三维可视化、查询和分析“。，基于开发了实现二维三维数据在同一窗中混合显示并迸行分析的混合地理信息系统【】。此外，还有众多基于平台的三维应用，如用于基于结构的，基于全球的三维视景！删，可实时更新三维数据和纹理映射的】和支持多分辨率的地形数据和三维动态模型显示的。第页华东师范大学届硕士学位论文第一章绪论近几年来，国内在三维系统开发方面的研究也逐步开展起来。朱英浩在斗及图形库平台上，通过与集成的方式，开发了城市三维可视化软件，能够实现对格式二维数据的分析功能和基于得到的数字航空测量数据得到的三维模型的三维查询漫游功能【卸。杨必胜、李清泉等（）提出了一种分层组合模型方法构造建筑物模型，以及在此模型

14、基础上的动态显示、空间分析和交互操作等功能，并在和平台上开发了一个应用系统（）对三维城市模型中的地形和建筑物进行整体三维动态显示和操作洲。常歌（）在和平台上开发研制了数字城市景观系统（），利用已有的立体测图地物数据、数字高程模型数据，结合其它基础地理资料（全野外测量数据、地形图数字化数据以及建筑物外表结构与纹理数据，获取城市区域的三维景观信息并进行一体化建模，制作三维城市景观图、能以图层的形式管理三维城市景观图【拥。朱庆（）等通过一个典型仿唐木构建筑群的虚拟展示，介绍了基于微机平台建立文化遗产三维可视化系统的设计方案，包括若干关键技术：数据集成、多模态可视化、室内外三维一体化显示与漫游和多媒体

15、属性查询【。谢义林，汪云甲（）采用技术与组件（）开发技术相结合的方式，实现了三维的应用唧。与此同时，三维可视化技术已经较为成熟地应用到了我国众多城市的“数字城市”及重点区域的规划研究中。北京、上海、广州、深圳、武汉、宁波等众多城市的“数字城市”工程正先后展开。与虚拟现实技术相结合的三维可视化技术也已成功的应用于北京中央商务斟勰、北京金融街、中关村科学园区、上海黄清江两岸开发、苏州工业园区规划闭、嘉兴市整体规划、宁波老外滩旧城改造和保护等数十个国内重大城市开发项目。存在问题从三维的研究现状来看，现在的三维研究与系统开发主要表现为三种途径；一是通过底层开发实现，代表为和的开发方式；二是在现有平台上

16、二次开发实现，很多软件商都提供了相应的二次开发包，代表为的组件；三是在三维可视化软件上通过插件的形式加载数据查询和显示的功能模块，代表如实时驱动软件。这三种方式各有其利弊：）底层开发的方式软件效率较高，同时具有跨平台的特性。但是缺点在于代码量很大，而且只能针对开放的数据格式；第页华东师范大学届硕士学位论文第一章绪论）传统的软件中，在二维平面上的空间分析功能已臻于完善，能提供从基本的数据创建，更新，查询，制图和分析到高级功能模块扩展，适应不同层次用户的需要。但是，传统的软件都以分析为主，三维可视化方面的功能较为欠缺。以中三维分析模块为例，它主要是提供基于或者的地形表面的显示、查询、分析，虽然提出

17、了自己的三维数据模型，但是在桌面产品中不提供对其的模型创建和属性编辑；）以三维建模和三维可视化为主的三维软件，在三维模型的制作方面已经取得了很高的成就，具有很强的模拟度和逼真性。但是它们不能或者只能提供很少的功能，如属性显示，不能达到三维的要求】。以实时软件为例，它可以导入格式的三维模型，在虚拟的三维场景中实现漫游导航、环境效果切换、对环境模型进行查询等功能，但是它不具备的空间分析功能。在上面提到的我国多个城市及重点区域应用三维可视化技术实现的区域重建或规划应用，大都是基于三维可视化软件研究的，缺乏数据查询和相关的分析功能，只能说是实现了三维可视化，还不能称为三维系统。论文研究目标和主要内容论

18、文研究目标综上所述，底层开发的方式代码量太大，而商业软件在功能方面已相当成熟，因此笔者采用在现有软件二次开发的基础上进行三维系统开发研究。但是，现有的软件中的三维可视化模块在模型处理上还存在着较大的不足，模型真实感不强；三维分析主要集中在对基于模型的地形分析上。而基于计算机仿真技术的三维建模和可视化软件则在功能上相当薄弱。因此，笔者认为可以将二者结合起来，利用三维建模软件的模型创建功能和软件的分析功能，将三维模型转换为平台软件支持的数据格式，建立三维系统。论文选取一个较小区域（华东师范大学中山北路校区）进行三维研究，结合了软件的开发平台（和开发包），将虚拟现实建模软件中创建的格式模型作为三维数

19、据来源。这样能有效的利用软件中提供的空间查询等功能，同时又兼顾了模型和场景的真实感，建立一个能满足空间分析和三维可视化要求的三维系统。第页华东师范大学届硕士学位论文第一章绪论论文主要内容三维数据模型及格式转换方法介绍了中的三维数据模型格式和中的格式，并研究了二者间的转换方法；通过软件创建校园三维模型的方法介绍了通过软件对华东师范大学校园中的三维建模方法，包括了建筑物建模、环境模型建模等；华东师范大学校园三维系统的开发从系统设计、数据库建设、功能模块开发三个方面详细介绍了三维系统的开发方式系统应用校园三维珞系统应用及演示第页华东师范大学届硬士学位论文第二章三维数据模型及相互转换方法第二章三维数据

20、模型及相互转换方法能够支持三维显示的数据模型种类很多，如公司的格式、格式三维模型，公司的格式三维模型，以及通过语言创建的格式三维模型，如表所示表几种常见三维模型格式及对应软件系统文件格式包含的三维图形软件系统通用性几何形体颜色几何形体颜色纹理光照相机动画几何形体颜色纹理光照相机动画几何形体材质纹理几何形体材质纹理光照好很好很好吐一般较好软件也有自己的三维数据模型劬格式，有别于常见的三维模型格式，它能直接在软件中使用，实现功能，而其他三维格式需要转换为才能在中使用。实际应用中，聊（嗍模型是将平面设计图进行拉伸而获得的块状三维模型，不能得到较高水平的几何细节程度，而且这种模型一般存为线框模型，没有

21、可用的拓扑信息，因此在三维中的应用是有限的。而、格式的三维模型则直接利用三维数据创建和编辑，具有很高的细节程度，能逼真的表达现状与规划设计意图，并且多为实体模型，具有一定的拓扑信息，无论对于场景可视化还是空间分析都有较大的价值。因此这一类的模型在三维中使用较为广泛。在、格式中，一般的格式的模型在导入到中时，纹理信息均会丢失。如要保存纹理信息，需要在建模时，采用“烘培”的方式将纹理映射到模型体上，增加了建模难度。因此，采用格式作为三维的模型来源。本章在介绍格式和格式的基础上，着重讨论了如何从格式转换为格式。第页华东师范大学届硕士学位论文第二章三维数据模型及相互转换方法三维数据模型（多片）作为中新

22、的一种要素类专门用来描述三维实体的表面。在以前的版本中几何图形均是二维平面形式，值（高度）作为一个属性值添加上去的。中将值作为了一个高度坐标值。它有三种主要组成方式为（三角扇）、（三角带）和（环）。中对于的支持比较薄弱，只能在中创建一个字段为的空白，对这个不能添加记录，对于已有的图形也只能在中显示，不能创建或者编辑图形。的创建或者编辑功能都是通过在应用程序中调用来实现的概述在文件中只以集合的形式保存节点信息，没有真正的边和面，所看到的三维模型只是在打开文件的过程中绘图创建。除此之外，没有拓扑关系，也不能进行相关性分析，邻近性分析和碰撞测试。从本质上说，只能是维图形，是在二维图形的基础的上加上高

23、度信息得到的三维的面。是由一系列三维的面组成，酉、和都可以作为组成的面。要获得中一个面，可以先将转化为图形的集合，通过索引得到其中的某一个面。在中产生方式有三种：一是通过沿轴或者任意一条直线平移个平面图形的方法得到；二是通过定义每个节点的坐标及组成的面的形式得到；三是导入已有的三维模型到中得到，这个已有三维模型可以是由，或是等软件产生。通常，是用来描述平面集合，并且可以在其上粘贴影像，也就是贴图。为了粘贴影像，需要在的每一个定点上记录纹理坐标。纹理坐标记录为和，值为到，表示了从到方向影像的起点到终点。在中将和编码存储在定点的值中。另外，如果要用表达复杂连续的几何对象，比如球体，为了平滑阴影平面

24、之阃的转折，需要在的每一个顶点上记录它的法向量，同样法向量也是编码后存储在定点的值中。如下面的代码：第页：华东师范大学届硕士学位论文第二章三维数据模型及相互转换方法（，）；（，）；：可以作为三维符号添加到的上，也可以添加迸符号库以备以后使用。当然，也可以使用该作为要素类的类型，但是，这个要素类保存在和中的结果是不同的。纹理贴图只能保存在中，保存在中就丢失了贴图信息。组件是由具有三维坐标的点（）按照一定顺序构成的点集（），由于点和点间排列顺序的不同，因此具有三种主要组成方式，分别为（三角扇）、（三角带）和（环）。（三角扇）【是由连续的三角形组成的扇形，每个三角形都有至少一个公共顶点。如图所示，一

25、个个顶点的由一个三角形组成，第个三角形的顶点顺序为：，砾），）（）。在中渲染时，中第一个三角形的点沿顺时针方向编号和沿逆时针方向编号产生的效果是不一样的，沿顺时针方向编号闭合的面表现为外表面，逆时针方向编号闭合的面表现为内表面。如图中，面由点，组成，该作为外表面来渲染。图结构示意图第页华东师范大学届硕士学位论文第二章三维数据模型及相互转换方法在中添加，需要修改或者移除某个节点的时候，可以将该转化为点集（），然后根据该点在点集中的索引（）或者该点的坐标值来确定这个点，从而进行修改或者删除的操作。通常用于产生棱锥，用于建筑物中用来模拟屋顶表面。如下面代码所示：；（，）用于创建点（，）；（，吩；（，

26、）；（，）；（，）；（三角带）是由连续的三角形组成的带状图形。每相邻两个三角形有一条公共边和两个公共顶点。如图所示，一个个顶点的是由一个三角形组成的，第个三角形的顶点顺序为：回，（，）。同一样。在中渲染时，中第一个三角形的点沿顺时针方向编号和沿逆时针方向编号产生的效果是不一样的，沿顺时针方向编号闭合的面表现为外表面，逆时针方向编号闭合的面表现为内表面。如图中，面由点，组成，该作为内表面来渲染。（均（第页华东师范大学届硕士学位论文第二章三维数据模型及相互转换方法图结构示意图在中添加，需要修改或者移除某个节点的时候，可以将该转化为点集（），然后根据该点在点集中的索引（）或者该点的坐标值来确定这个点

27、，从而进行修改或者删除的操作。通常用于产生棱柱，如分别将图中的顶点与顶点，顶点与顶点重合得到一个五棱柱。以下代码用于创建棱柱，如下所示：；（，劲用于创建点（，）；（，的；（，协（，）；脯原来的，点的坐标赋给最后两个点，分别使之重合，（，）；（，）（环）是组成的面中最富于变化的一种，应用也最为广泛。环是指任意闭合的几何图形，它的各个节点必须在同一三维平面上，但是不一定是水平面或者竖直面。通常以组的形式出现，环组（）的形成必须按照第页华东师范大学届硕士学位论文第二章三维数据模型及相互转换方法一定的顺序。每个环的结构都一样，但是当它们在组成的表面扮演不同角色时有不同的名字：代表了一个环组的开始；：不

28、确定的环：表示环组的外部边界；：表示环组中的一个孔在环的不同类型中，代表一般意义上的环，当它在环组中的角色不确定时都可以作为。意为该环是组成一个环组中的第一个环，作为某一个环组的开始（），后面只能跟，如果是其他类型的图形，如，或是，都作为了另一个表面的开始。和比起前两者来说强调结构上的差异。不能作为一个环组的开始，它只能放在或是后，表现为该闭合面上的一个洞。强调一个闭合的边界，其后可以跟一到多个表示该闭合面内的洞。在渲染方式上，或者的顶点不需要遵循逆时针方向或者顺时针方向来区分到底是内表面渲染还是外表面渲染，无论顺时针还是逆时针的顶点顺序都是一样的效果。和，之间的关系由于任何闭合的几何图形都可

29、以称为，因此，在一定程度上，可以用来代替和却，构成不同形状的几何图形以一个立方体为例，如图所示第页华东师范大学屠硬士学位论文第二章三维敲据模型及相互转换方法。之、图立方体示意图该立方体可以由两种方式组成：两个底面由组成，其他四个面由一个组成；由个按照一定顺序组成。因此，可以在一定程度上代替或者，但是，同时也能发现，使用和能够减少构成模型的面的数量，使构建三维模型更为简单。同时，使用，和也便于理解模型各部分问的关系，增加了模型的可读性，减少了数据的冗余。中动态创建在中动态创建有两种方式：一是将平面图形拉伸（），成为。拉伸是指将除平面图形之外的第三维加于平面图形上，这种拉伸可以沿一条线也可以沿一个

30、三维向量（）。，等类型都可以通过这种方式创建。该方法创建的通常是形状较规则的柱状体：另一神是按照一定规则输入每个顶点坐标创建，该方法创建的在创建的时候可以加上贴图信息。通过拉伸平面创建在中通过拉伸平面的方式创建是比较简单的，直接应用接口就可以实现该功能。包括种方法来得到，如图所示第页华东师范大学届硬士学位论文第二章三维数据模型及相互转换方法图接口示倒，这三种方法都是沿轴平移输入的图形，区别在于是相对平移个单位，是将输入图形平移到第个单位，而可以控制输入图形上下表面的值，这样生成的上下表面均是平面。和是沿一定的轨迹平移输入的图形，前者沿一条线平移输入图形，生成的上下表面的值分别等于该线的起始点值

31、，后者沿一个三维向量（）平移输入图形，生成的上下表面也均是平面。方法是在两个三维表面间拉伸输入图形，这种方式形成的上下表面取决于三维表面的形状，可以是曲面，也可以是平面，如图所示。图方法示例从这几种方法中可以看出，创建出的实质上是将输入图形平移得到的，这样创建出来的一般为棱柱体或近似棱柱体，通常用来生成形状较为规则的建筑物。示例代码如下：；第页华东师范大学届硕士学位论文第二章三维数据模型及相互转换方法（，）；这种拉伸创建模型的方式也为在系统中通过已有的二维平面数据实时建模提供了可能，如果对模型的贴图要求不高，可以采用这种方式快速建立三维模型数据，用于操作和分析通过输入点坐标创建通过接口创建需要

32、设置纹理坐标点，材质列表，的顶点，组成的面的类型等，例如要创建建筑物的墙体（个面），程序示例如下：；该共个顶点，个面，个纹理坐标点（，；设置第一个面的顶点坐标，从开始（，）；，第二个面的顶点坐标，依次类推（，）；设置第一个面的类型（）；设置第一个面的纹理坐标点（，）；生成该；通过创建出来的形状较为逼真，但是需要设置大量参数，较为复杂（图）。第加页华东师范大学届硕士学位论文第二章三维数据模型及相互转换方法图输入点坐标方式创建示意格式三维模型格式的模型是针对可视化仿真而创建的实时仿真模型，这不仅需要像普通三维模型那样具有完整的几何外观，模型数据库本身还必须具备一些能够满足实时应用需要的特质。从模型数据库的储存结构上看，格式是一种树状的层次化结构。采用这种结构的好处在于：首先，这种结构可以方便地将模型按照几何特性进行有效的组织，并能将其转化为能够方便地进行编辑和移动的节点的形式；其次，这种树状结构非常适合实时系统进行各种遍历操作。因此，这种储存格式的三维模型数据库要比传统的、格式的三维模型数据库具有更有效的组织结构和渲染效率。模型数据库从整体上看，模型数据库主要包含了模型的几何特征（）、数据库层次结构（）和各种节点属性（）等三类信息，每类构成成分在模型数据库中有自己独特的作用。）模型的几何特征是构成三维模型的基本要素，用户可以通过三维空间一系列有序的坐标点来确定三