城市三维地理信息可视化 技术解析

一、三维地理信息系统分析空间数据的科学工具

三维地理信息系统，即三维GIS，是对包括大气层在内的地球表层，与地理有关的数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

基于三维GIS将现实世界中三维对象的相关属性与空间位置进行有机结合，通过经纬度与高程数据对空间对象进行数据化描述，可对空间实体的位置、分布、距离等空间信息进行科学分析；与可视化技术的结合，可直观化、形象化呈现实体对象在空间中的真实状态。

三维地理信息系统是构建行业可视化决策系统的重中之重，具有不可替代的重要作用，能够将地图要素、业务管理、物联网感知、视频监控等多类型数据整合到一个三维可视化空间，进行高度融合与挖掘分析，并构建智慧管理相关的应用，辅助用户对三维空间中的各类监测对象做出快速、准确的判断，为城市规划、建设、管理、决策提供可视化支撑。
 

二、三维地理信息系统应用的关注要点

如前所述，正因三维地理信息系统的重要基础支撑作用，那么具体到可视化决策系统中三维地理信息系统的应用来说，必须满足以下几个方面的要求：

1.功能

三维地理信息系统的重要功能是加载显示各领域数据，并进行融合分析，因此必须要具备超凡的兼容性，能够承载大规模城市运行态势。可以加载显示高精度地形数据、三维建筑结构数据、BIM数据、城市倾斜摄影数据、传感器数据、车辆、人员、摄像头、基础设施、事件数据等要素信息，完整、详尽的对城市运行态势进行全方位复现。

2.精确

城市精细化管理要求三维地理要素数据显示必须具备高度的准确性，精准定位并真实反映各类地理要素的空间位置信息和状态，为用户决策研判提供全面、精确的支持和依据。实现城市管理空间的逐级细化、管理对象的精确定位、数据指标的精准反映等，保障城市精细化管理体系有效运行。

3.效果

对于需要加载到三维地理信息系统中显示的，汇集上来的城市各领域要素数据，不应是简单的信息堆砌，而应经过良好的视觉、风格设计。提供高水准的视觉效果，这对于管理者提升决策的判断力、提高工作效率等具有显著的意义。
 

三、数字冰雹三维地理信息可视化 技术解析

数字冰雹作为深耕可视化领域的领军企业，历经十余年、上千个实际项目的深厚积累，在深度理解行业用户业务需求的基础上，对三维地理信息技术与可视分析技术结合、高效构建大规模仿真城市等应用，有着深刻的理解和经验。本文将对数字冰雹三维地理信息可视化技术的功能特性进行解析。

1.三维地理信息显示

1.1原生兼容各类地理信息数据

数字冰雹三维地理信息系统，原生兼容各类地理信息数据。支持动态加载全球范围多种通用地图数据加载，支持警用PGIS、天地图等专用地图数据，支持高精度高程数据、各类矢量地理要素数据（如：道路、建筑、行政区划、海洋边界等）、倾斜摄影数据、无人机航拍数据、精细建筑结构数据等，并支持坐标偏移校正，经/纬/高坐标厘米级精度定位，实现各类地图要素数据的精准叠加显示。

（多地图数据加载）

1.2地形地貌、环境效果渲染

支持全球高程数据叠加，实现超大范围三维地形显示，真实还原山峰/峡谷、海面、植被、道路、建筑等地形地貌，支持倾斜摄影数据叠加，实现全球范围、超大规模地形渲染。

（地形地貌渲染）

支持对水面波浪、地面植被、天空大气、光照阴影、城市夜间灯光、街道车流密度等地理环境效果进行高逼真、动态渲染，可达影视级实时可视化效果；并可结合能见度计算、光照计算等多种仿真计算模型，真实模拟大气、光照、阴影等环境效果。

（环境效果渲染）

1.3超大规模城市渲染，多精度建筑模型显示

针对不同应用需求，提供不同精度城市建筑模型数据，实现无限接近真实的可视化。能够实现大规模城市建筑的动态加载，从地球全景到大规模城市建筑直至具体设备的平滑过渡，无需进行画面切换；支持L1级到L4级精度建筑模型的无缝切换。

（一级精度楼宇建筑效果）

（二级精度楼宇建筑效果）

（三级精度楼宇建筑效果）

（四级精度楼宇建筑效果）

1.4智能化全尺度渲染，视野无极缩放显示

系统具备智能化全尺度渲染能力，支持从地面到太空的连贯渲染，可依据用户视野动态加载不同精度级别的模型数据，自动优化显示效率，可实现从宇宙空间到大规模城市、再到建筑、装备细节的无级放缩，流畅呈现。

（从太空到楼宇无极缩放）

（从楼宇到太空无极缩放）

2.支持基于三维地理空间的可视分析

2.1丰富的三维地理空间可视分析视图支持

支持在三维态势地图的基础上叠加可视化分析图表，以直观呈现和深度挖掘数据变化及规律，可提供地理空间分布图、地理空间统计图、地理空间关系图等多种分析视图

如：通过单柱图、簇状柱图、堆积柱图、气泡图等立体化图表呈现监测目标的数量统计；通过节点轨迹图、星光图、热图等三维空间分布图呈现监测目标的分布规律；通过链路图等三维空间关系图呈现监测目标之间的流动关系...通过地理空间可视分析，可以使复杂晦涩的数据态势、规律，清晰驾驭数据。

（人员流动链路图）

 

2.2仿真计算模型接入

支持仿真计算模型接入，为复杂应用场景提供分析支持，清晰有效地进行信息传递。如接入扫描范围/侦测区域仿真计算模型，能够在三维空间中对传感器、无人机等要素的扫描范围、侦测区域等信息进行动态直观呈现。

（传感器包络范围可视化）

3.多样化地图风格定义，超炫酷视觉效果

3.1个性化地图风格

数字冰雹三维地理信息系统兼具真实地球环境风格和超现实信息化风格，内置多套地图风格滤镜，可根据用户使用场景、行业惯例的实际需求，通过配置文件快速生成多种地图风格，实现炫酷的地图效果。

（多地图风格）

3.2多样化的城市建筑风格

支持多种城市建筑风格，如信息化风格、实体化风格、写实化风格等，针对不同可视化场景的地图样式需求，均可提供超炫酷显示效果、非凡视觉体验。

（多城市建筑风格）

四、三维地理信息可视化赋能科学决策

在数字冰雹众多智慧城市可视化决策系统项目中，三维地理信息系统均起到了基础性的支持作用，实现了城市各类数据的融合贯通与直观可视，对城市运行态势进行了全方位、立体化复现，为城市管理者进行监测、管理、决策等业务提供了有力支撑。未来，数字冰雹将继续深耕可视化技术，鼎力帮助各行业用户提升决策能力和效率。