gis三維可視化技術所使用的主要原理有

三維可視化技術與GIS工程

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一、前言目前，科學可視化、計算機動畫和虛擬現實技術蓬勃發展，并

成為計算機圖形學領域的三大熱門研究方向，它們的核心都是三維真實感圖

形[1],也就是三維可視化技術。三維可視化技術是目前計算機技術和圖像

圖形學發展的熱點之一，它是依靠視覺效果將數據所要表達的信息直觀顯示出來的一種最好的方法。傳統的地理信息系統對實物的空間立體感表達就比

較抽象，將三維可視化技術引入GIS領域中可以動態地、形象地、多視角地、多層次地、如實逼真地描繪地球科學中的客觀現象。如通常所見的地

形三維可視化、虛擬戰場、數字社區和虛擬城市等。本文結合在GIS中的應

用介紹三維可視化開發的基本方法。

二、三維可視化GIS關鍵技術三維可視化技術可以簡單的分解為三種技術的結合：可視化、三維和GIS。下面分析了可視化技術、虛擬現實、體視化技術、三維技術等關鍵技術。

1、可視化技術

可視化，也稱為科學計算可視化(VisualizationinScientific

Computer),它是指運用計算機圖形和圖像處理技術，把科學數據轉換成可視的、能幫助科學家理解的信息，并進行交互處理的理論、方法和技術。

GIS可視化技術是目前信息領

域中廣泛應用的一項技術，它通過強大的、有效的地圖系統將復雜的空間

和屬性數抓以地理的形式進行描述，具有界面風格人性化設計，實現了文本、

圖形和圖像信息相結合的定位、查詢、檢索模式信息表達形象化、自觀化操作簡單便利等特點［2］。

2、虛擬現實

虛擬現實(VirtualReality)技術是一個由圖像技術、傳感

器技術、計算機技術、網絡技術以及人機對話技術相結合的產物。它以計算

機技術為基礎，利用高性能、高度集成的計算機硬、軟件及各類先進的傳感

器，去創造一個使參與者處于一個三維視覺、聽覺和觸覺的環境，具有完善

的交互作用能力、能幫助和啟發進入虛擬境界的參與者的構思的

三維GIS技術是什么?

隨著三維GIS技術的應用愈加普及，在智慧城市經濟發展，市場監管，社會治理，公共服務，環境保護等行業領域利用三維可視化技術GIS+BIM模型優越的可視化3D空間展現能力，以三維模型為載體，將各種零碎、分散、割裂的信息數據，以及建筑運維階段所需的各種機電設備、物業管理、安全管理參數進行一體化整合的同時，進一步引入建筑的日常設備運維管理功能，形成基于BIM的建筑空間與設備運維、安全監控、品質管理的能力。

廣州千越飛鴻科技有限公司 結合實際運維管理的需求，基于GIS+BIM大數據的智能化建筑運維管理系統應運而生。智能化建筑管理平臺借助于3DGIS、BIM、物聯網等信息技術，將智能化、機電、安全、品質、資產、物業管理、節能管理、對外展示等多角度的系統與建筑三維模型及管理需求進行一體化整合。最終建設目標通過對各系統的集成統一，建立建筑主題數據庫，為智慧園區提供可靠的設備運維分析、安全管理監控、品質運管理、資產信息化管理、物業管理服務、節能管理、信息化決策等一系列專業性服務。

自然資源管理，三維GIS做什么？

由于自然資源部的組建，“山、水、林、田、湖、草”作為生命共同體綜合管理是當前的迫切需求，原有的單要素的資源管理方式滿足不了當前的管理需求，需要技術上實現從二維到三維的轉變。

自然資源管理中技術與業務的雙轉變

隨著GIS的深入應用，人們越來越多地要求在三維的場景下還原現實。在技術方面，三維GIS先要將地理數據變為可見的地理信息，因此人們一方面從三維可視化領域向三維GIS系統擴展，這一點同早期的二維GIS來源于計算機制圖管理一樣，是從可視化角度出發的。在需求方面，由于自然資源部的組建，“山、水、林、田、湖、草”作為生命共同體綜合管理是當前的迫切需求，原有的單要素的資源管理方式滿足不了當前的管理需求，需要技術上實現從二維到三維的轉變。

1. 機構轉變帶來的管理提升

2018年自然資源部部長陸昊在海南調研期間提出，自然資源相關業務系統要由二維系統變成三維系統，解決自然資源調查、確權和國土空間用途管控等問題。城市空間作為國土空間的重要組成部分，城市發展逐漸從平面轉向了空間，三維思維的城市發展理念及實踐的不斷涌現，既是城市空間形態的自然演進，又是城市發展過程中解決交通擁堵、環境惡化、資源匱乏等系列問題的路徑探索。從發展的角度來看，三維技術將是承載自然資源管理的重要技術，需要建立實現數據管理、空間展示、空間分析、業務應用、輔助決策等功能于一體的三維管理平臺。

2. 三維技術突破帶來全新功能

隨著三維空間信息獲取技術的發展，大規模、高精度、低成本數據的獲取成為現實，三維應用建設成本大幅降低。除了成本之外，三維技術在以下幾點也實現了創新：利用BIM、三維實體數據模型，實現從物體表面與形狀的表達到內部結構的表達；新型三維數據（傾斜攝影、BIM、激光點云）與傳統數據（影像、矢量、地形數據、精細模型、地下管線）融合，實現提高了三維場景的建模成本和精度；基于WebGL技術的Web三維，為構建B/S架構的三維GIS應用提供了可行性，同時在跨平臺GIS技術的基礎上，發展出了Web端的三維空間分析能力；三維GIS標準化與數據共享降低三維Web應用的建設難度和建設成本。

3. 技術與業務融合日趨深入

在自然資源的管理中需要體現個體及整體的特性，而自然資源中的個體又極為復雜，這給三維技術的應用提出了挑戰。眾所周知，每一種三維技術都各有特長，怎么樣“集百家之長，成自然資源解決之道”呢？三維技術的融合，為三維技術在自然資源管理中的應用提供了無限可能。在自然資源應用層面，利用不同三維技術的特性，能更好地還原現實。比如傾斜攝影動態單體化技術，借用矢量面數據模型，不僅可以做到單體化選擇、查詢，還可以實現緩沖區分析、空間查詢等功能；利用點云的精度、精細模型的美觀、樓盤表的內部信息，還原真實不動產客體信息。

三維GIS技術助力生命共同體升維

自然資源在空間分布上位置不一、形態各異，自然資源的管理的不僅是各項指標，更需要模擬自然資源的真實分布情況，從實際出發、從需求出發，還原自然資源的利用情況、管制情況，更好地去規劃、保護、修復自然資源。

1. 自然資源管理

摸清家底是實現自然資源資產化管理的重要一步，只有把握現在的數據與趨勢，才能決策未來的目標與方向。通過系統門戶能看到資源的概括情況，包括各類自然資源的數量情況、自然資源類別的分布情況、自然資源與不動產的關聯情自然資源與空間管制的情況。

4. 三維礦體管理

自然資源是生態環境的命脈，可以用三維的方式為自然資源“把脈”。沒有了高度，山會變成平原；沒有了樹木，山也不會是金山銀山；沒有地下空間，也不會看到金礦銀礦。自然資源在空間分布上不僅僅是有廣度，還具備一定的深度。通過自然資源三維的建設，實現從地面到地下，從整體到個體，直觀的展示一層一層的自然資源在空間上的分布情況。

8. 隧道挖掘分析

交通是連接城市的重要紐帶，也是為城市發展運送人流、物流的重要通道。一條山路，貫通的是山，縮短的是城市之間的距離。但對于隧道挖掘占用的自然資源面積該怎么樣計算呢？由于隧道和自然資源在二維的投影上是相交的，實際上占用的面積并非等于相交的面積。以三維的方式，建立穿山隧道模型，實現二三維的對比分析，為自然資源的占用情況提供準確分析結果。

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