三维GIS研发思路

三维GIS研发思路

三维 GIS 研发思路可归纳为两种 :
(1) 由于三维 GIS 首先要将地理数据变为可见的地理信息 , 因此人们从三维可视化领域向三维 GIS 系统扩展 , 这一点同早期的二维 GIS 来源于计算机制图管理一样 , 是从可视化角度出发的 .
(2)GIS 需要存储和管理大量的空间信息和属性信息 , 因此人们又从数据库的角度出发向三维 GIS 发展 . 他们从商用数据库向非标准应用领域扩展 , 将三维空间信息的管理融入 RDBMS 中 , 或是从底层开发全新的面向空间的 OODBMS, 如 GODOT,GeoO2,GEO++,SmallWorldGIS. 一个新的发展方向是将三维可视化与三维空间对象管理藕合起来 , 形成集成系统 .
三维 GIS 相关软件发展概况迄今为止 , 国际国内还没有一个成熟完整的三维 GIS 系统 , 与三维 GIS 相关的系统大多集中在三维可视化方面 , 如 EVS,Vis5D,Voxel, 医学可视化及各种 CAD 软件等 , 也有一些部分实现了三维 GIS 的功能 , 比较有名的软件有 :LYNX,IVM(InteractiveVolumeModeling),GOCAD,I/EMS,SGM 等 .

显而易见，三维可视化是目前三维的主要应用领域。模型可视化的表现形式有：
1 三维景观方式。它允许人们从不同角度、不同方位、不同距离观看三维模型的表面。为了增强模型表面的三维真实感，常常在显示时还要加上光照模型、表面纹理等三维效果，给人以逼真的感受，但它始终只能看到模型的表面。
2 掀盖层三维景观方式。它是在三维景观方式的基础上，设想观察者可以掀开上覆的盖层看到下伏的界面，它实质是第一种方式的一种变形。
3 透视三维景观方式。它设想人眼能穿透三维体的一些部分，透视地看到人们感兴趣的界面，这也可以看作是掀盖层方式的一种变形。
4 切面方式。设想人能够用刀切开三维模型，从水平或垂直切面上看到三维体的内部结构。由于在二维切面上能方便地进行量算、修改等操作，因而它是用二维方式来表达三维模型内部结构的一种很好的方式，传统的剖面图就是这种方式的原形。在三维模型的支持下，用切面方式能产生很好的二维三维联动效果，即在二维剖面上修改模型后即刻影响到三维模型的形态，并且可以用一组平行切片来表达三维模型的内部结构。
几种典型的三维数据模型：
①单元分解法。即三维ＧＩＳ的删格结构。它以固定形状 ( 如立方体 ) 的单元体规则地分布于空间网格位置上。一个形体就是这些具有邻接关系的大量固定单元的集合 , 单元大小决定了单元分解形式的精度。它具有易于存取给定点的优点 , 能保证空间的唯一性。缺点是各部分关系不够明确 , 需要耗费大量的存储空间。在实际应用中一般采用八 * 树 ( 单元正则形体 ) 或ＢＳＰ树 ( 单元大小可变形体 ) 的组织形式。
②构造性表示法。它是通过体素 ( 如正方体、球体、三角体等 ) 定义运算而得到新的形体的一种表示方法。最著名的构造性表示法是构造实体几何 ( ＣＳＧ ) 法。ＣＳＧ的体素本身是实体 , 其运算为刚体运动或正则化的集合运算──并、交、差。该法比较适用于机械、建筑等领域。
③边界表示法。即三维ＧＩＳ的矢量结构 , 一个形体用其拓扑边界表示。它记录形体的几何元素的几何信息 ( 顶点、边、面、体 ) 以及相互连接关系 ( 拓扑信息 ), 以便直接存取形体的各个体与面、面的边界线 , 以及各个顶点。这样有利于实现以体、面、线、点为基础的各种几何运算和操作 , 以及查询形体的拓扑信息 , 例如实体中有哪几个相连通的部分等等。