三維可視化技術與GIS工程
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一、前言目前,科學可視化、計算機動畫和虛擬現(xiàn)實技術蓬勃發(fā)展,并
成為計算機圖形學領域的三大熱門研究方向,它們的核心都是三維真實感圖
形[1],也就是三維可視化技術。三維可視化技術是目前計算機技術和圖像
圖形學發(fā)展的熱點之一,它是依靠視覺效果將數據所要表達的信息直觀顯示出來的一種最好的方法。傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)對實物的空間立體感表達就比
較抽象,將三維可視化技術引入GIS領域中可以動態(tài)地、形象地、多視角地、多層次地、如實逼真地描繪地球科學中的客觀現(xiàn)象。如通常所見的地
形三維可視化、虛擬戰(zhàn)場、數字社區(qū)和虛擬城市等。本文結合在GIS中的應
用介紹三維可視化開發(fā)的基本方法。
二、三維可視化GIS關鍵技術三維可視化技術可以簡單的分解為三種技術的結合:可視化、三維和GIS。下面分析了可視化技術、虛擬現(xiàn)實、體視化技術、三維技術等關鍵技術。
1、可視化技術
可視化,也稱為科學計算可視化(VisualizationinScientific
Computer),它是指運用計算機圖形和圖像處理技術,把科學數據轉換成可視的、能幫助科學家理解的信息,并進行交互處理的理論、方法和技術。
GIS可視化技術是目前信息領
域中廣泛應用的一項技術,它通過強大的、有效的地圖系統(tǒng)將復雜的空間
和屬性數抓以地理的形式進行描述,具有界面風格人性化設計,實現(xiàn)了文本、
圖形和圖像信息相結合的定位、查詢、檢索模式信息表達形象化、自觀化操作簡單便利等特點[2]。
2、虛擬現(xiàn)實
虛擬現(xiàn)實(VirtualReality)技術是一個由圖像技術、傳感
器技術、計算機技術、網絡技術以及人機對話技術相結合的產物。它以計算
機技術為基礎,利用高性能、高度集成的計算機硬、軟件及各類先進的傳感
器,去創(chuàng)造一個使參與者處于一個三維視覺、聽覺和觸覺的環(huán)境,具有完善
的交互作用能力、能幫助和啟發(fā)進入虛擬境界的參與者的構思的
地圖是根據一定的數學法則,將自然地理的自然現(xiàn)象和社會現(xiàn)象通過概括和取舍用符號縮繪在平面上的圖形。電子地圖則是以地圖數據庫為基礎,在適當尺寸的屏幕上按照一定比例顯示的地圖。而三維電子地圖就是以三維電子地圖數據庫為基礎,按照一定比例對現(xiàn)實世界或其中一部分的一個或多個方面的三維、抽象的描述(或綜合),其形象性、功能性遠強于二維電子地圖。結合發(fā)展迅速的網絡通信技術和豐富的計算機網絡資源,三維電子地圖和通信網絡技術相結合,就形成了簡單易用的網絡三維電子地圖。網絡三維電子地圖通常運用網絡拓撲技術、數據庫管理系統(tǒng)對物體實體的坐標進行數學建模,并且基于GIS系統(tǒng)處理、WEB技術、計算機圖形學、三維仿真技術和虛擬現(xiàn)實技術所實現(xiàn)。
通過傾斜攝影構建實景三維模型,把實景三維模型放入GIS平臺進行應用。
什么是實景三維,就是傾斜攝影技術的三維模型成果,因為三維模型上貼的紋理為現(xiàn)實紋理,所以為實景三維。
什么是傾斜攝影技術,傾斜攝影技術是國際攝影測量領域近十幾年發(fā)展起來的一
傾斜攝影技術
項高新技術,該技術通過從一個垂直、四個傾斜、五個不同的視角同步采集影像,獲取到豐富的建筑物頂面及側視的高分辨率紋理。它不僅能夠真實地反映地物情況,高精度地獲取物方紋理信息,還可通過先進的定位、融合、建模等技術,生成真實的三維城市模型。該技術在歐美等發(fā)達國家已經廣泛應用于應急指揮、國土安全、城市管理、房產稅收等行業(yè)。