什么是三維GIS？有什么作用？

地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System或 Geo－Information system）有時(shí)又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對(duì)整個(gè)或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

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三維是將采集以及經(jīng)運(yùn)算分析后對(duì)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)、展示。三維數(shù)據(jù)相對(duì)二維數(shù)據(jù)更能表現(xiàn)出客觀實(shí)際。

三維GIS與二維GIS一樣，需要具備最基本的空間數(shù)據(jù)處理功能，如數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表現(xiàn)等。相比于二維GIS，三維GIS具有以下優(yōu)勢(shì)。

空間信息的展示更為直觀。從人們懂得通過(guò)空間信息來(lái)認(rèn)識(shí)和改造世界開(kāi)始，空間信息主要是以圖形化的形式存在的。然而，用二維的圖形界面展示空間信息是非常抽象的，只有專業(yè)的人士才懂得使用。相比二維GIS，三維GIS為空間信息的展示提供了更豐富、逼真的平臺(tái)，使人們將抽象難懂的空間信息可視化和直觀化，人們結(jié)合自己相關(guān)的經(jīng)驗(yàn)就可以理解，從而做出準(zhǔn)確而快速的判斷。毫無(wú)疑問(wèn)，三維GIS在可視化方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。雖然三維GIS的動(dòng)態(tài)交互可視化功能對(duì)計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)和計(jì)算機(jī)硬件也提出了特殊的要求，但是一些先進(jìn)的圖形卡、工作站以及帶觸摸功能的投影設(shè)備的陸續(xù)問(wèn)世，不僅完全可以滿足三維GIS對(duì)可視化的要求，還可以帶來(lái)意想不到的展示和體驗(yàn)效果。

多維度空間分析功能更加強(qiáng)大?？臻g信息的分析過(guò)程，往往是復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和抽象的，在數(shù)量繁多、關(guān)系復(fù)雜的空間信息面前，二維GIS的空間分析功能常具有一定的局限性，如淹沒(méi)分析、地質(zhì)分析、日照分析、空間擴(kuò)散分析、通視性分析等高級(jí)空間分析功能，二維GIS是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。由于三維數(shù)據(jù)本身可以降維到二維，因此三維GIS自然也能包容二維GIS的空間分析功能。三維GIS強(qiáng)大的多維度空間分析功能，不僅是GIS空間分析功能的一次跨越，在更大程度上也充分體現(xiàn)了GIS的特點(diǎn)和優(yōu)越性。

3D GIS地理信息系統(tǒng)解決方案？

一）主要研究開(kāi)發(fā)內(nèi)容

空間數(shù)據(jù)的獲取是GIS建設(shè)與運(yùn)行的基礎(chǔ)，數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)獲取方式的不同，對(duì)數(shù)據(jù)模型的生成產(chǎn)生很大的影響，如何根據(jù)不同的需要，采取合適的方法來(lái)獲取數(shù)據(jù)，以及如果保證數(shù)據(jù)的精確度，最終使可視化程度更接近現(xiàn)實(shí)，提高系統(tǒng)的空間查詢分析能力。

由于客觀世界的多樣性和復(fù)雜性，可視化要涉及多方面的數(shù)據(jù)集成，要采用較復(fù)雜的數(shù)據(jù)模型。為了有效的管理和分析三維GIS中的各種數(shù)據(jù)，要求三維GIS的數(shù)據(jù)模型有著很強(qiáng)的數(shù)據(jù)表達(dá)能力。三維GIS數(shù)據(jù)模型不但要滿足三維空間分析的需要，也要滿足三維圖形空間生成和管理的需要。如何選擇一種快速而且有效的建模方法來(lái)滿足不同應(yīng)用的需求。

如何使人們能夠在一個(gè)虛擬的三維環(huán)境中，用動(dòng)態(tài)交互的方式對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行全方位的審視，比如可以從任意角度、距離和精細(xì)程度觀察場(chǎng)景，可以選擇并切換多種運(yùn)動(dòng)模式，如行走、駕駛、飛翔等，還可以自己控制瀏覽的路線等等。

（二）技術(shù)關(guān)鍵

1、空間數(shù)據(jù)采集方法

空間數(shù)據(jù)采集是GIS建設(shè)和運(yùn)行的基礎(chǔ)，廣義GIS空間數(shù)據(jù)不僅包括地理、測(cè)繪數(shù)據(jù)，還包括地質(zhì)環(huán)境與工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。人類(lèi)在認(rèn)識(shí)自然和改造自然的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)和發(fā)明了一系列空間定位方法與定位工具，使得人類(lèi)能夠認(rèn)識(shí)地球表面、內(nèi)部及其外部空間。隨著現(xiàn)代測(cè)繪技術(shù)、地質(zhì)勘探和地球物理技術(shù)的發(fā)展，三維空間數(shù)據(jù)采集技術(shù)不斷發(fā)展和豐富，極大地提高了人類(lèi)認(rèn)識(shí)自然的能力。

1.1 空間數(shù)據(jù)采集方法

空間數(shù)據(jù)的獲取既可以直接在野外通過(guò)全站儀或者GPS、激光測(cè)距儀等進(jìn)行測(cè)量，也可以間接地從航空影像或者遙感圖像以及既有地圖上得到。其中地圖數(shù)字化和攝影測(cè)量是大規(guī)模空間數(shù)據(jù)采集最有效的兩種方式，應(yīng)用也最為普遍。

1.1.1 地圖數(shù)字化技術(shù)

從現(xiàn)代意義上講，以往的大比例尺、航測(cè)各種比例尺成圖等，都是模擬的紙質(zhì)圖、膠片或影像。要進(jìn)入GIS實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)管理，必須是數(shù)字化的電子地圖。將現(xiàn)有圖像負(fù)載的大量信息輸入數(shù)據(jù)庫(kù)的過(guò)程稱為數(shù)字化。廣義的數(shù)字化泛指將信息轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)能接收的形式的過(guò)程，而狹義的數(shù)字化則指將地圖/影像轉(zhuǎn)變?yōu)榉弦蟮氖噶繑?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。目前，地圖/影像數(shù)字化包括手扶跟蹤數(shù)字化和掃描數(shù)字化兩種方式。前者是借助計(jì)算機(jī)和平板狀數(shù)字化儀，從已有紙質(zhì)地圖上進(jìn)行重采樣，并形成數(shù)字化的坐標(biāo)點(diǎn)列數(shù)據(jù)的過(guò)程；后者借助計(jì)算機(jī)和平板式或滾筒式掃描儀，從已有紙質(zhì)地圖上進(jìn)行重采樣，并形成坐標(biāo)點(diǎn)列數(shù)據(jù)的過(guò)程。

（1）手扶跟蹤數(shù)字化

手扶跟蹤數(shù)字化設(shè)備包括固定地圖用的數(shù)字化板和采樣用的游標(biāo)，手扶數(shù)字化過(guò)程包括以下三步：圖件的預(yù)處理：在進(jìn)行圖件的數(shù)字化之前，應(yīng)根據(jù)圖幅內(nèi)容及圖件各要素進(jìn)行編號(hào)。編號(hào)時(shí)要按照編號(hào)系統(tǒng)的統(tǒng)一要求進(jìn)行，通常以小比例尺分幅或經(jīng)緯度位置分區(qū)域統(tǒng)一編號(hào)，以便于圖幅的拼接和處理；也可以按行政區(qū)域的管理范圍分區(qū)域編號(hào)。在區(qū)域編號(hào)時(shí)，對(duì)圖斑、結(jié)點(diǎn)、鏈段、獨(dú)立點(diǎn)均要事先分別編號(hào)，而主要鏈段上的特征點(diǎn)和特征線可在數(shù)字化時(shí)按順序遞增編號(hào)。編號(hào)結(jié)束后，應(yīng)做必要的記錄，以便查詢。記錄內(nèi)容包括：圖幅編號(hào)、圖幅坐標(biāo)及編號(hào)內(nèi)容等。圖幅編號(hào)之后，即可在數(shù)字化儀上進(jìn)行圖件定位。

圖件的數(shù)字化：通常，數(shù)字化儀采用點(diǎn)模式、線模式和數(shù)據(jù)流模式采集數(shù)據(jù)。在點(diǎn)模式下，地圖上的各個(gè)孤立點(diǎn)通過(guò)將游標(biāo)定位于采集點(diǎn)的位置上并按下按鈕進(jìn)行記錄；線模式下，直線段是通過(guò)數(shù)字化線段的兩個(gè)端點(diǎn)來(lái)記錄的，曲線則通過(guò)對(duì)組成它的一系列直線的數(shù)字化來(lái)記錄；在數(shù)據(jù)流模式下，曲線是以時(shí)間或距離的規(guī)定間隔來(lái)自動(dòng)采集曲線上點(diǎn)的坐標(biāo)值。點(diǎn)模式和線模式的優(yōu)點(diǎn)是盡可能減少特征點(diǎn)丟失，重采樣精度高，缺點(diǎn)是采樣效率低，一般適合地籍圖、規(guī)劃圖的數(shù)字化。數(shù)據(jù)流模式的優(yōu)點(diǎn)是重采樣效率比較高，缺點(diǎn)是容易丟失特征點(diǎn)，一般適合地形圖、等高線圖的數(shù)字化。

圖屬關(guān)系連接：圖件數(shù)字化僅僅獲得了點(diǎn)、線、面要素的幾何坐標(biāo)數(shù)據(jù)，還必須輸入點(diǎn)、線、面要素的屬性信息，并生成點(diǎn)、線、面要素之間的拓?fù)潢P(guān)系，拓?fù)潢P(guān)系可以通過(guò)全多邊形模式、手工模式或自動(dòng)模式建立。

（2）掃描數(shù)字化

掃描數(shù)字化是使用掃描儀將整幅地圖掃描成像之后，再進(jìn)行矢量轉(zhuǎn)換或屏幕跟蹤的方法。這種方式通常要求對(duì)原始材料進(jìn)行預(yù)處理。例如將地圖中的各種色彩不同的地理特征先分色，復(fù)制在透明薄膜上，然后再進(jìn)行掃描。目前已有自動(dòng)的分色掃描儀，也有研究自動(dòng)分層建庫(kù)的文獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)光學(xué)掃描儀的柵格掃描方法得到地圖柵格數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是以像素方式存儲(chǔ)的，在使用之前，需要將它轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)冗余、地圖縮放、漫游、存儲(chǔ)空間、編輯、修改以及地圖分析等方面具有柵格數(shù)據(jù)所不能比擬的優(yōu)越性，所以根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)選擇的地圖數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式還要進(jìn)行必要的矢量化處理。柵格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換矢量數(shù)據(jù)的方法主要分為三類(lèi)，即點(diǎn)狀柵格的矢量化，線狀柵格的矢量化和面狀柵格的矢量化。

三維GIS技術(shù)是什么?

隨著三維GIS技術(shù)的應(yīng)用愈加普及，在智慧城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展，市場(chǎng)監(jiān)管，社會(huì)治理，公共服務(wù)，環(huán)境保護(hù)等行業(yè)領(lǐng)域利用三維可視化技術(shù)GIS+BIM模型優(yōu)越的可視化3D空間展現(xiàn)能力，以三維模型為載體，將各種零碎、分散、割裂的信息數(shù)據(jù)，以及建筑運(yùn)維階段所需的各種機(jī)電設(shè)備、物業(yè)管理、安全管理參數(shù)進(jìn)行一體化整合的同時(shí)，進(jìn)一步引入建筑的日常設(shè)備運(yùn)維管理功能，形成基于BIM的建筑空間與設(shè)備運(yùn)維、安全監(jiān)控、品質(zhì)管理的能力。

廣州千越飛鴻科技有限公司 結(jié)合實(shí)際運(yùn)維管理的需求，基于GIS+BIM大數(shù)據(jù)的智能化建筑運(yùn)維管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能化建筑管理平臺(tái)借助于3DGIS、BIM、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，將智能化、機(jī)電、安全、品質(zhì)、資產(chǎn)、物業(yè)管理、節(jié)能管理、對(duì)外展示等多角度的系統(tǒng)與建筑三維模型及管理需求進(jìn)行一體化整合。最終建設(shè)目標(biāo)通過(guò)對(duì)各系統(tǒng)的集成統(tǒng)一，建立建筑主題數(shù)據(jù)庫(kù)，為智慧園區(qū)提供可靠的設(shè)備運(yùn)維分析、安全管理監(jiān)控、品質(zhì)運(yùn)管理、資產(chǎn)信息化管理、物業(yè)管理服務(wù)、節(jié)能管理、信息化決策等一系列專業(yè)性服務(wù)。