三维gis基本问题探讨.pdf

如有帮助欢迎下载支持 三维 GIS 的基本问题探讨 提 要 本文回顾与评述了三维 GIS 的相关发展情况，探讨了三维 GIS 的有关基本问题， 如数据获取、大数据量存贮与处理、三维空间分析，同时指出科学计算可视化、 数据库系统管理、数字影象处理等技术的成熟和二维 GIS 长期发展提供的理论 实践经验等为三维 GIS 的发展提供了良好的基础。最后为三维 GIS 实际系统的 开发提出了几个值得注意的要点。 关键词 0.引言 二维 GIS 始于二十世纪六十年代的机助制图，今天已深入到社会的各行各 业中，如土地管理、 电力、电信、城市管网、水利、 消防、交通以及城市规划等。 但二维 GIS 存在着自身难以克服的缺限，本质上是基于抽象符号的系统，不能 给人以自然界的本原感受。 随着应用的深入，第三维的高程信息显得越来越重要。 一些二维 GIS 和图象处理系统现已能处理高程信息，但它们并未将高程变量作 为独立的变量来处理， 只将其作为附属的属性变量对待， 能够表达出表面起伏的 地形，但地形下面的信息却不具有，因此它们在国际国内也被俗称为 2.5 维的系 统。考虑到 2.5 维这一概念并不严密， 作者称之为 “地形面三维”或简称面三维。 我们认为，面三维的 GIS 本质上仍然是二维 GIS 系统。 二维 GIS 只能处理平面 X 、Y 轴向上的信息，不能处理铅垂方向 Z 轴上的 信息。它在表达上通常是将 Z 值投影到二维平面上进行处理，因此对于同一（ x, y ）位置的多个 Z 值不能表达。 地形面三维的表达将 Z 值投影到一个模型上，显示时 X 、Y 、Z 三个轴均被 显示，其模仿人类从某点观察的视觉， 使三维对象看起来象真正的三维对象一样。 但是面三维技术有两个明显的缺点： ①它表达的对象内部是空的， 不具备应有的 信息；②虽然它能表现邻近的多个表面， 但对于表面交叉的情况， 则难以进行交 叉表达和管理。 只有将这类现象置于真正的三维空间中考虑， 才能灵活高效地处 理各种三维问题， 如三维内部属性和拓扑关系， 三维空间索引和管理等。 这是三 维空间表达与二维 GIS、地形面三维表达的本质区别之一。 三维空间表达考虑多个 Z 值的出现， 将多个 （X, Y, Z ）观测点结构化为实体 域，这种处理是对人类居住空间的较为接近的近视 [1] 。 1.三维 GIS 发展评述 世界的本原是处在三维空间中的，二维 GIS 将现实世界简化为平面上二维 投影的概念模型注定了它在描述三维空间现象上的无能为力， 克服这一缺陷迫切 需要真正的基于三维空间的 GIS 的问世。因此在过去的一段时间里，人们很早 就开始了三维 GIS 理论和实际系统方面的探索，同时遇到了不少困难。下面对 此展开讨论。 1.1 三维 GIS 的研发思路与相关软件发展情况 随着 GIS 应用的深入，人们越来越多地要求从真三维空间来处理问题。在 1