三维GIS国内外研究现状

1、三维 GIS 应用的国内外研究现状:随着 GIS 理论、技术的发展和应用需求的变化，在许多领域都要求将3 维空间（X,Y,Z）作为一个整体，分析地理实体与现象在 3 维空间中的分布与变换，在这些应用领域中高程数据具有与平面信息同等重要甚至更为重要的地位，由此促使了 3 维地理信息系统（3DGIS）的产生和发展。三维 GIS 技术近来迅猛发展，受到了广泛关注。较二维 GIS 而言，三维 GIS能更真实地表达客观世界，且对空间对象进行三维显示、分析和操作也是三维 GIS 特有的功能。三维 GIS 研究主要集中基于三维可视化技术的能用 GIS 功能开发，在资源、环境、海洋、地质，特别是城市规划方面有

2、很多的应用。日本京都大学综合了 GIS、虚拟现实和社会科学等，历时三年完成了aDigitalCityKyoto”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。JamesD 等开发了基于 ESR 公司的 ArcScene3D 平台的软件包 BoreIS 用于对地下钻孔数据的管理、 三维可视化、 查询和分析。 StephenBrooks,JacquelineL 基于 OpenG吁发了实现二维三维数据在同一窗口中混合显示并进行 GIS 分析的 2D/3D昆合地理信息系统。止匕外，还有众多基于 We 坪台的三维 GIS 应用，如用于基于 C/S的 3DTerrafly,G

3、eoVR 基于全球的三维视景 TerraVisionH,可实时更新三维数据和纹理映射的GeoZui3DF口支持多分辨率的地形数据和三维动态模型显示的 VGI&近年来，国内在三维 GIS 系统开发方面的研究也逐步开展起来。朱英浩（1998）在 VisualC+吸图形库 OpenGL 平台上，通过与GIS 软件（MapInfo）集成的方式，开发了城市景观三维可视化系统（VCM&V）,能够实现对 MapInfo 格式二维数据的 GIS 分析功能和基于VirtuoZo 得到的数字航空测量数据的三维模型的三维查询漫游功能。杨必胜、李清泉等（2000）提出了一种分层组合模型方法构造建筑物模

4、型，以及在此模型基础上的动态显示、空间分析和交互操作等功能，并在 VC+并口 OpenGL 平台上开发了一个应用系统（3DTool）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。常歌（2001）在 VC+而 OpenGL 平台上开发研制了数字城市景观系统（CityView）,利用已有的立体测图地物数据、数字高程模型数据，结合其他基础地理资料（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。伏永明等（2005）结合 GIS 组件 MapObjects、MultigenCr

5、eator 提供的 OpenFlightAPI 开发函数和仿真软件 VegaPrime 设计了 3DGIS 系统。 在VisualC+讦发环境下，用 ESR 公司的 GIS 组件 MapObjects 来实现 2 维GIS 功能；用 MPI 公司的 OpenFlightAPI 来生成 OpenFlight 格式的三维模型数据库，并且完成模型修改，解决了当 OpenFlight 模型在 VegaPrime 平台中漫游的时候不能修改的难题；在系统中，仿真软件 VegaPrime 用来渲染三维模型和实现三维场景操作。朱庆（2006）等通过一个典型仿唐木构建筑群的虚拟展示，提出了基于微机平台建立文化遗

6、产 GIS 三维可视化系统的设计方案，介绍了实用的多种类型数据库管理及基于数据库的实时应用方法，包括若干关键技术：LOD 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属性查询。谢义林，汪云甲（2006）采用虚拟现实（VFO 技术与 GIS 组件开发技术相结合的方式，即实时三维视景仿真软件 MultiGenCreator/VegaPrime 结合二维组件 GIS 技术（MapX）,实现了三维可视化和空间查询及分析功能。范力铭（2007）利用虚拟现实建模软件 MultigenCreator 中创建的OpenFlight 格式模型作为三维数据来源，结合 GIS 软件的开发平台（ArcG

7、ISEngines 口 ArcObjects 开发包），这样能有效地利用 GIS 软件中提供的 GIS 空间查询等功能，同时又兼顾了模型和场景的真实感，建立了一个能满足 GIS 空间分析和三维可视化要求的校园三维 GIS 系统。柴贵海等（2009）以 AutoCAD 精确绘制的 2D 数据为基础，结合SketchUp 快速建模能力以及利用 ArcGIS 精确定义地理坐标和强大的空间分析与数据管理能力，实现虚拟 3D 校园，最终将文件保存为符合 OGCKM 而准的 KMZ 或 KML 格式的数据，利用 ArcGIS 白 ArcExplorer等免费网络 3D 地图浏览工具中实现三维浏览。胡英杰、

8、吴健平（2010）提出了基于 Skyline 和 ExtJSP 勺企业级三维GIS 设计方案。该方案在 Skyline 软件已有的三维 GIS 功能基础上，利用ExtJS 开发地理数据和空间服务共享模型。在此技术基础上，开发了上海市绿化林业三维 GIS 系统，实现了绿化林业数据的三维场景展示和数据共享，并提供了空间服务。张赐、吴健平（2011）使用 ArcGISEnginM 开发工具，以 Multipatch为三维数据模型，在 VisualBasi 环境下开发了校园房产三维 GIS 系统。系统具备了基本的地图操作功能，能够对房产信息的图形和属性数据进二维和三维信息的交互查询处理。朱兴洲等（20

9、11）借助 GoogleSketchup 建模，通过 Geodatabase 空间 数 据 库 组 织 和 管 理 3 维 空 间 数 据 ， 运 用 ArcEngine3D 组 件 及Microsoft.NET 平台开发了三维校园地理信息系统，在三维可视化的基础上还实现了路网分析、缓冲区分析等强大的空间分析功能。韦生波等（2011）在禾（J 用 SketchUp 与 ArcGIS 的关联插件一一ESRI 插件来相互转换数据格式的技术基础上，利用 SketchUp 建模软件和ArcEngine 平台的可视化控件，开发出一个具有独立界面且能够脱离ArcGIS 平台运行的 3 维数字校园景观应用系

10、统。针对数据量大，显示速度慢的问题，系统采用了金字塔形式进行了数据的预存。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”工程正先后开展。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 CBD 中央商务区、北京金融街、中关村科学园区、上海黄浦江两岸开发、苏州工业园区规划、嘉兴市整体规划、宁波老外滩旧城改造和保护等十个国内重大城市开发项目。综合目前国内外三维 GIS 的研究现状，现在的三维 GIS 研究和系统开发主要有 4 种途径： 一是通过底层开发实现， 代表是 VC+拜口 OpenGL结合的开发方式； 二是在现有 GIS 平台上二次开发实现， 代表是 ArcGIS