关于地理信息系统软件的3维功能应用

摘 要 ：　对目前地理信息系统常用基础软件的　3　维功能现状和发展进行了分析探讨,并针对其　3　维功能在实际应用中发挥的作用进行了系统阐述.

关 键 词 ：　地理信息系统软件；3　维功能；地理信息系统

0引言

地理信息系统（　Geographic　Information　System,GIS）在测绘、土地、环境等领域发挥着日益重要的作用.传统GIS　软件的2维功能已经不能满足社会发展的需求,对3维　GIS　软件的研究已成为相关领域的热点问题.目前,许多GIS软件都提供了3维功能,如可视化、分析等功能,比较有代表性的软件有　GeoMedia,ArcGIS,MapInfo,MapGIS,SuperMap等.土地和环境管理及监测等领域越来越依赖GIS的3维功能.本文针对GIS　软件的3维功能进行了分析,并结合当前的社会情况对　3　维　GIS　在实际中的应用进行了阐述.

1　GIS　基础软件的3维功能分析

与2维GIS相比,对控件对象进行3维空间分析和操作是3维GIS　特有的功能.3维GIS　包括以下功能.

1）　3　维数据获取

一是利用遥感、测绘等技术直接获取3维数据；　二是利用数据交换接口,从其他数据库将不同格式的数据转到本数据库中.总体来说,3维GIS　具有灵活的数据交换接口,能容纳多源数据,使更多的数据能够被利用.

2）　3　维数据存储、管理

3维空间数据库是3维GIS的核心,存储庞大的3维空间数据需要高效适宜的数据库管理技术,实现快速连接、检索、提取等.

3）　3　维数据编辑、可视化操作

主要实现数据的编辑及图形数据的删除、修改等操作.

4）　3　维建模

3维空间是复杂的,基于3维的应用也有巨大的差异.地质、环境、数字城市等不同领域需要不同的　3　维模型,对3维GIS功能的需求也不一样.因此,3维GIS　针对不同应用领域提供不同的　3　维建模.

5）　3　维空间分析

它是3维GIS　独有的能力,直接在　3　维空间中进行操作与分析,空间分析应该是面向用户的,通过空间分析解决用户特定的问题,为决策者提供决策支持.3　维空间分析除了包括2维GIS的分析功能外,还包括针对3维空间对象的特殊分析功能,如查询、缓冲区分析、网络分析、地形分析、剖面分析和空间统计分析等.

6）　多维转换

即将传统的1维、2维对象转入到3维GIS中,区分出1维、2维对象在垂直方向上的变化,以及将时间维融入实现静态　3　维的动态化.

7）　数据输出、共享

将系统的3维数据以不同格式输出到其他系统中去,实现数据多次利用或利用设备输出2维、3维空间视图等.

2　3　维　GIS　的应用分析

2．1基于GIS的农地整理3维可视化

土地资源是人类赖以生存和发展的物质基础,为维持耕地数量的动态平衡、改善农业基础设施建设,GIS凭借空间分析功能与数据管理功能已广泛应用于资源环境管理中.目前,GIS　在农地整理中的应用,主要集中在土地整理规划信息系统、土地整理现状地物信息的提取、基于GIS　的土地整理评价问题中.

农地整理是一项复杂的系统工程,除了构建系统,提取信息,加以评价外,新技术逐步与农地整理工程的规划设计相结合.在成果展示方面应突破　2　维平面设计,体现田、水、路、林、村等地理信息的空间特性,实现规划成果的3维立体化,借助　GIS平台构建数字高程模型（　DEM）　,并加载　TM　影像纹理,创建现状3维地表景观,再嵌入　3维地物单元,最终完成农地整理规划的3维地表景观.

借助GIS平台完成　DEM　的构建与展现,并以此为依托,镶嵌其他　3　维地物符号,不仅可实现规划场景的3维立体效果,也为农地整理规划提供辅助信息.

2.2基于　3　维　GIS　的城市规划信息系统

城市是人类活动最集中的场所,城市信息化已经成为城市发展的主题,GIS　是城市空间信息表达和管理的主要手段.很长一段时间以来,基于GIS　的各种城市空间信息管理系统大多采用　2　维平面管理模式.随着现代城市从地面向地下、空中不断拓展延伸,城市空间多层次、立体模式管理逐渐成为城市管理的发展趋势,实现城市信息管理模式从　2　维到　3　维乃至多维方式的转变已经成为必然.

目前,由于现实世界的复杂性和多样性,真正意义上的3维GIS　还不是很成熟.结合3　维　GIS　发展历史和3维数字城市的建模情况,可以将3　维城市规划信息系统建设划分为三个层次.

1）　将DEM与遥感影像、地物纹理影像或其他专题影像进行叠加,生成3维影像,用以景观规划设计.

2）以DEM作为建筑物对象的承载体叠置　3　维建筑物模型.该方法强调建筑物主体特征,往往对建筑物形状进行简化,如根据楼层层数按一定的比例来推断建筑物高度,建筑物侧面使用模拟纹理或使用规则几何体（　如长方体、三棱体）　来表达等.此方法便于构建大范围的　3维数字模型,但模型仅能表达相对规则的建筑物,难以构建复杂的城市景观实体,主要用于表现细节水平较低的城市景观轮廓特征.

3）　设计真3维数据结构,如用点、线、面和体等要素来表达3维实体,利用摄影测量、激光扫描和其他地面测量手段,采用自动、半自动或交互式方法采集　3　维编码数据,并和近景拍摄的实际影像纹理相结合体现逼真的、和现实保持一致的城市地形和建筑物景观.

2．3　基于3维　GIS　的灾害监测预警系统

我国是世界上地质灾害最严重的国家之一.滑坡、泥石流等是导致人员伤亡的主要地质灾害类型.因此,急需对典型地质灾害及其预警方法进行研究,建立适用的地质灾害监测预警系统.飞速发展的计算机技术及其推广应用,以及20世纪60年始兴起的　GIS,为地质灾害的信息化和可视化分析开辟了重要的新思路.地质灾害研究是一项复杂的系统工程,大量的地质、勘察、科学计算信息的快速反馈与动态分析对地质灾害研究的　3维可视化提出了迫切的要求.

基于地质勘察与监测资料,可以利用先进的计算机技术、3　维可视化建模与网络技术,在地质建模基础上结合监测数据进行分析处理,建立地质灾害监测预警系统,为地质灾害的预测预警提供实时的决策支持.

3　结束语

随着现代化社会的发展,传统的　2　维　GIS　已经不能满足人们的需要.由于3维GIS　功能的增多,其应用也越来越广泛,在地质、环境、采矿、城市建设、信息管理等各个领域都有涉及.但是我们并不能停留在目前的基础上,更多的3维　GIS　功能和更广泛的应用领域都期待着我们进一步的开发.