GIS是計算機科學(xué)、地理學(xué)、測量學(xué)、地圖學(xué)等多門學(xué)科綜合的技術(shù)。要給出GIS的準確定義是困難的，因為GIS涉及的面太廣，站在不同的角度，給出的定義就不同.通常可以從4種不同的途徑來定義GIS。
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(1) 面向功能的定義：
GIS是采集、存儲、檢查、操作、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的系統(tǒng)。
(2) 面向應(yīng)用的定義：
這種方式根據(jù)GIS應(yīng)用領(lǐng)域的不同，將GIS分為各類應(yīng)用系統(tǒng)，例如土地信息系統(tǒng)、城市信息系統(tǒng)、規(guī)劃信息系統(tǒng)、空間決策支持系統(tǒng)等。
(3) 工具箱定義方式：
GIS是一組用來采集、存儲、查詢、變換和顯示空間數(shù)據(jù)的工具的集合。這種定義強調(diào)GIS提供的用于處理地理數(shù)據(jù)的工具。
(4) 基于數(shù)據(jù)庫的定義：
GIS是這樣一類數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，它的數(shù)據(jù)有空間次序，并且提供一個對數(shù)據(jù)進行操作的操作集合，用來回答對數(shù)據(jù)庫中空間實體的查詢.。
我們認為，雖然GIS是一門多學(xué)科綜合的邊緣學(xué)科，但其核心是計算機科學(xué)，基本技術(shù)是數(shù)據(jù)庫、地圖可視化及空間分析。因此，可以這樣定義：GIS是處理地理數(shù)據(jù)的輸入、輸出、管理、查詢、分析和輔助決策的計算機系統(tǒng).。
雖然GIS使用了地圖、可視化、數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，但與CAD系統(tǒng)、計算機地圖系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等均有很大的區(qū)別。CAD系統(tǒng)提供交互式的圖形處理功能，以輔助象建筑、VLSI等人造對象的設(shè)計，其主要特點是設(shè)計者與計算機模型的交互。目前許多CAD開始支持對象的非圖形性質(zhì)，而GIS處理的數(shù)據(jù)大多來自現(xiàn)實世界，較之CAD的人造對象更為復(fù)雜，數(shù)據(jù)量更大.另外，CAD中的拓撲關(guān)系較為簡單.更重要的是，GIS強調(diào)對空間數(shù)據(jù)的分析，CAD這方面的功能要弱得多。
計算機地圖系統(tǒng)側(cè)重于數(shù)據(jù)查詢、分類及自動符號化，具有輔助設(shè)計地圖和產(chǎn)生高質(zhì)量矢量形式的輸出機制。它強調(diào)數(shù)據(jù)顯示而不是數(shù)據(jù)分析，地理數(shù)據(jù)往往缺少拓撲關(guān)系。另外，它與數(shù)據(jù)庫的聯(lián)系通常是一些簡單的查詢。
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是各種類型信息系統(tǒng)的核心。通用數(shù)據(jù)庫側(cè)重非圖形數(shù)據(jù)的優(yōu)化存儲與查詢，其圖形查詢與顯示功能極為有限，其數(shù)據(jù)分析功能也很有限.然而，數(shù)據(jù)庫的一些基本技術(shù)，如數(shù)據(jù)模型、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)檢索等，都在GIS中廣泛采用，成為GIS的核心技術(shù)。
由此可見，GIS已經(jīng)形成了一個獨立的、具有鮮明特色的研究領(lǐng)域
地學(xué)現(xiàn)象與地學(xué)本質(zhì)規(guī)律密不可分，地學(xué)可視化作為科學(xué)計算可視化在地學(xué)中的分支，以模擬、抽象和再現(xiàn)各種地學(xué)現(xiàn)象為核心任務(wù)，一直是地球信息科學(xué)中的重要組成部分?？梢暬到y(tǒng)是GIS系統(tǒng)中的重要組成部分，反映了GIS系統(tǒng)對空間信息的表達能力，也是衡量GIS系統(tǒng)的重要指標。
GIS二維可視化沿用傳統(tǒng)制圖學(xué)的手段，通過各種專題圖，符號庫等地圖學(xué)的抽象符號來表達地理信息，對地理信息提供了一種宏觀的抽象表達方式，大大簡化了人們對地圖的使用、查詢和分析。但是二維的地理信息系統(tǒng)提供給用戶的僅僅是二維的平面圖形，在可視化程度方面比傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖并沒有實質(zhì)性的改善，隨著GIS應(yīng)用不斷深入，這已經(jīng)遠遠不能滿足人們的視覺要求。世界原本就是處在三維空間中的，二維的可視化將現(xiàn)實世界簡化為平面上二維投影的概念模型注定了它在描述三維空間現(xiàn)象的局限性，解決這一問題的有效手段就是三維GIS可視化。計算機圖形學(xué)和各種圖形硬件技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們對視覺要求的不斷提高，也為三維GIS可視化的發(fā)展提供了動力，創(chuàng)造了條件。
目前，一些GIS廠商已經(jīng)開發(fā)、提供了三維可視化的系統(tǒng)，但這些系統(tǒng)由于各方面的原因沒有能夠做到向下兼容，將二維系統(tǒng)與三維系統(tǒng)完全割裂，不僅數(shù)據(jù)無法直接共享，而且三維場景制作過程復(fù)雜。
理想的可視化方式應(yīng)該是在滿足人們可視化需求、提供高性能三維可視化功能的基礎(chǔ)上，還能夠完全兼容二維的可視化表達方式，提高重復(fù)使用能力，降低開發(fā)制作費用，具體內(nèi)容包括：
1）兼容已有的二維GIS數(shù)據(jù)；
2）兼容已有的二維專題圖制作方式；
3）兼容已有的二維符號庫系統(tǒng)；
4）兼容已有的二維GIS交互方式。
二維、三維的一體化可以充分有效地利用豐富的二維空間數(shù)據(jù)資源，同時又可以滿足對三維建模和可視化的需要，實現(xiàn)二維向三維GIS平滑過渡，并與動態(tài)GIS結(jié)合，實現(xiàn)多維動態(tài)GIS。目前，國際和國內(nèi)一些有遠見的GIS企業(yè)已開始研究二維和三維的一體化技術(shù)，二維與三維一體化的商業(yè)化GIS軟件將有望在“十一五”中期推出。
三維可視化技術(shù)與GIS工程
一、前言目前，科學(xué)可視化、計算機動畫和虛擬現(xiàn)實技術(shù)蓬勃發(fā)展，并
成為計算機圖形學(xué)領(lǐng)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(shù)。三維可視化技術(shù)是目前計算機技術(shù)和圖像
圖形學(xué)發(fā)展的熱點之一，它是依靠視覺效果將數(shù)據(jù)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(shù)引入GIS領(lǐng)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(xué)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(shù)字社區(qū)和虛擬城市等。本文結(jié)合在GIS中的應(yīng)
用介紹三維可視化開發(fā)的基本方法。
二、三維可視化GIS關(guān)鍵技術(shù)三維可視化技術(shù)可以簡單的分解為三種技術(shù)的結(jié)合：可視化、三維和GIS。下面分析了可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實、體視化技術(shù)、三維技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。
1、可視化技術(shù)
可視化，也稱為科學(xué)計算可視化(VisualizationinScientific
Computer),它是指運用計算機圖形和圖像處理技術(shù)，把科學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視的、能幫助科學(xué)家理解的信息，并進行交互處理的理論、方法和技術(shù)。
GIS可視化技術(shù)是目前信息領(lǐng)
域中廣泛應(yīng)用的一項技術(shù)，它通過強大的、有效的地圖系統(tǒng)將復(fù)雜的空間
和屬性數(shù)抓以地理的形式進行描述，具有界面風(fēng)格人性化設(shè)計，實現(xiàn)了文本、
圖形和圖像信息相結(jié)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(shù)是一個由圖像技術(shù)、傳感
器技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人機對話技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它以計算
機技術(shù)為基礎(chǔ)，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(gòu)思的
GIS 是為解決資源與環(huán)境等全球性問題而發(fā)展起來的技
術(shù)與產(chǎn)業(yè)。上世紀60 年代中期，加拿大開始研究建立世界上
第一個地理信息系統(tǒng)(CGIS)，隨后又出現(xiàn)了美國哈佛大學(xué)的
SYMAP 和GRID 等系統(tǒng)。自那時起，GIS 開始服務(wù)于經(jīng)濟建設(shè)
和社會生活。在北美、西歐和日本等發(fā)達國家，現(xiàn)在已建立
了國家級、洲際之間以及各種專題性的地理信息系統(tǒng)。我國
GIS 的研究與應(yīng)用始于上世紀80 年代，近30 年來發(fā)展也十分
迅速，在計算機輔助繪制地圖等方面開展了大量基礎(chǔ)性的試
驗與研究工作，在理論、技術(shù)方法和實踐經(jīng)驗等方面都有了
長足的進步。
1.國外地理信息系統(tǒng)(GIS) 發(fā)展的4 個階段
（1）模擬地理信息系統(tǒng)階段
自19 世紀以來就得到廣泛應(yīng)用的地圖——模擬的圖形數(shù)
據(jù)庫和描述地理的文獻著作——模擬的屬性數(shù)據(jù)庫相結(jié)合，
構(gòu)成了地理信息系統(tǒng)的基本概念模型。但是，這種模擬式的、
基于紙張的信息系統(tǒng)和信息過程，使得空間相關(guān)數(shù)據(jù)的存貯、
管理、量算與分析、應(yīng)用極不規(guī)范、不方便和效率低下。隨
著計算機科學(xué)的興起，數(shù)字地理信息的管理與使用成為必然。
（2）學(xué)術(shù)探索階段
上世紀50 年代，由于電子技術(shù)的發(fā)展及其在測量與制圖
學(xué)中的應(yīng)用，人們開始有可能用電子計算機來收集、存貯和
處理各種與空間和地理分布有關(guān)的圖形和屬性數(shù)據(jù)。1956 年，
奧地利測繪部門首先利用電子計算機建立了地籍數(shù)據(jù)庫，隨
后這一技術(shù)被各國廣泛應(yīng)用于土地測繪與地籍管理。1963 年，
加拿大測量學(xué)家首先提出地理信息系統(tǒng)這一術(shù)語，并建立了
世界上第一個地理信息系統(tǒng)—— 加拿大地理信息系統(tǒng)
（CGIS），用于資源與環(huán)境的管理和規(guī)劃。稍后，北美和西歐
成立了許多與GIS 有關(guān)的組織與機構(gòu)，如美國城市與區(qū)域信
息系統(tǒng)協(xié)會（URISA），國際地理聯(lián)合會（IGU）地理數(shù)據(jù)收集
和處理委員會（CGDPS）等，極大地促進了地理信息系統(tǒng)
知識與技術(shù)的傳播和推廣應(yīng)用。
（3）飛速發(fā)展和推廣應(yīng)用階段
上世紀70 年代以后，由于計算機技術(shù)的工業(yè)化、標準化
與實用化，以及大型商用數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立與使用，地理信
息系統(tǒng)對地理空間數(shù)據(jù)的處理速度與能力取得突破性進展。
其結(jié)果是：①一些發(fā)達國家先后建立了許多專業(yè)性的土地信
息系統(tǒng)（LIS）和資源與環(huán)境信息系統(tǒng)（GIS）；②關(guān)于GIS 軟
件、硬件和項目開發(fā)的商業(yè)公司篷勃發(fā)展。到1989 年，國際
市場上有報價的GIS 軟件達70 多個，并出現(xiàn)一些有代表性的
公司和產(chǎn)品。③數(shù)字地理信息的生產(chǎn)標準化、工業(yè)化和商品
化。④各種通用和專用的地理空間分析模型得到深入研究和
廣泛使用，GIS 的空間分析能力顯著增強。⑤有關(guān)GIS 的具有
技術(shù)權(quán)威和行政權(quán)威的行業(yè)機構(gòu)和研究部門在GIS 的應(yīng)用發(fā)
展中發(fā)揮引導(dǎo)和驅(qū)動作用。
（4）地理信息產(chǎn)業(yè)的形成和社會化地理信息系統(tǒng)的出現(xiàn)
上世紀90 年代以來，隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展及國民經(jīng)濟信
息化的推進，地理信息系統(tǒng)作為大的地理信息中心，進入日
常辦公室和千家萬戶之中，從面向?qū)I(yè)領(lǐng)域的項目開發(fā)到綜
合性城市與區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展研究，從政府行為、學(xué)術(shù)行為
發(fā)展到公民行為和信息民主，成為信息社會的重要技術(shù)基礎(chǔ)。
2.國內(nèi)地理信息系統(tǒng)(GIS)發(fā)展現(xiàn)狀
我國對GIS 的研究起步較晚，但是近30 年來，在各級政
府和有關(guān)人士的大力呼吁和促動下，我國的地理信息系統(tǒng)事
業(yè)突飛猛進，成績巨大。我國GIS 的發(fā)展可以劃分為3 個階
段。
（1）起步準備階段（1978～1985 年）
主要在概念和理論體系的引入與建立，關(guān)于遙感分析、
制圖和數(shù)字地面模型的試驗研究，以及軟、硬件的引進，相
應(yīng)規(guī)范的研究，局部系統(tǒng)或試驗系統(tǒng)的開發(fā)研究，為GIS 的
全面發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
（2）加速發(fā)展階段（1985～1995 年）
GIS 作為一個全國性的研究與應(yīng)用領(lǐng)域，進行了有計劃、
有目標、有組織的科學(xué)試驗與工程建設(shè)，取得一定的社會經(jīng)
濟效益。主要表現(xiàn)在：①GIS 教育與知識傳播的熱浪此起彼伏，
GIS 成為空間相關(guān)領(lǐng)域的熱門話題；②GIS 建設(shè)引起各級
政府高度重視，其發(fā)展機制由學(xué)術(shù)推動演變?yōu)檎苿樱虎?/p>
部分城市和沿海地區(qū)GIS 建設(shè)率先進入實施階段，并取得階
段性成果；④出現(xiàn)商品化的國產(chǎn)GIS 軟件、硬件品牌；出現(xiàn)
專門的GIS 的管理中心、研究機構(gòu)與公司；出現(xiàn)專門的GIS
協(xié)會，涌現(xiàn)一批GIS 專門人才；出現(xiàn)專門的刊物與展示會；
初步形成全國性的GIS 市場。⑤在應(yīng)用模式、行業(yè)模式和管
理方面作了有益的探索。
（3）地理信息產(chǎn)業(yè)化階段（1995－）
目前，我國GIS 的發(fā)展正處于向產(chǎn)業(yè)化階段過渡的轉(zhuǎn)折
點。能否借助國際大氣候的東風(fēng)，倚重國內(nèi)經(jīng)濟高速發(fā)展的
大好形勢，搭乘全球信息高速公路的快車，實現(xiàn)地理信息產(chǎn)
業(yè)化和國民經(jīng)濟信息化，這是國內(nèi)地理信息界人士面臨的嚴
重挑戰(zhàn)和千載難逢的機遇。而在這一過程中，一方面需要探
索建立一套政府宏觀調(diào)控與市場機制相結(jié)合的地理信息產(chǎn)業(yè)
模式。另一方面，則要充分總結(jié)和借鑒國內(nèi)外地理信息系統(tǒng)
項目建設(shè)的經(jīng)驗和教訓(xùn)，掌握地理信息系統(tǒng)的發(fā)展動向，建
立起行之有效的地理信息系統(tǒng)工程學(xué)的理論、方法與管理模
式。
（三）地理信息系統(tǒng)(GIS)的發(fā)展動向
近年來地理信息系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速，其主要的原動力來
自日益廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ乩硇畔⑾到y(tǒng)不斷提高的要求。另
一方面，計算機科學(xué)的飛速發(fā)展為地理信息系統(tǒng)提供了先進
的工具和手段，許多計算機領(lǐng)域的新技術(shù)，如面向?qū)ο蠹夹g(shù)、
三維技術(shù)、圖象處理和人工智能技術(shù)都可直接應(yīng)用到地理信
息系統(tǒng)中。下面對當前地理信息系統(tǒng)研究中的幾個熱點研究
領(lǐng)域作一介紹。
1.GIS 中面向?qū)ο蠹夹g(shù)研究
面向?qū)ο蠓椒槿藗冊谟嬎銠C上直接描述物理世界提供
了一條適合于人類思維模式的方法，面向?qū)ο蟮募夹g(shù)在GIS
中的應(yīng)用，即面向?qū)ο蟮腉IS，已成為GIS 的發(fā)展方向。這是
因為空間信息較之傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫處理的一維信息更為復(fù)雜、瑣
碎，面向?qū)ο蟮姆椒槊枋鰪?fù)雜的空間信息提供了一條直觀、
結(jié)構(gòu)清晰、組織有序的方法，因而倍受重視。面向?qū)ο蟮腉IS
較之傳統(tǒng)GIS 有下列優(yōu)點：(1)所有的地物以對象形式封裝，
而不是以復(fù)雜的關(guān)系形式存儲，使系統(tǒng)組織結(jié)構(gòu)良好、清晰；
(2)以對象為基礎(chǔ)，消除了分層的概念；(3)面向?qū)ο蟮姆诸?/p>
結(jié)構(gòu)和組裝結(jié)構(gòu)使GIS 可以直接定義和處理復(fù)雜的地物類型；
(4)根據(jù)面向?qū)ο蠛缶幾g的思想，用戶可以在現(xiàn)有抽象數(shù)據(jù)類
型和空間操作箱上定義自己所需的數(shù)據(jù)類型和空間操作方
法，增強系統(tǒng)的開發(fā)性和可擴充性；(5)基于icon 的面向?qū)?/p>
象的用戶界面，便于用戶操作和使用。
2.時空系統(tǒng)
傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)只考慮地物的空間特性，忽略了其
時間特性。在許多應(yīng)用領(lǐng)域中，如環(huán)境監(jiān)測、地震救援、天
氣預(yù)報等，空間對象是隨時間變化的，而這種動態(tài)變化的規(guī)
律在求解過程中起著十分重要的作用。過去GIS 忽略時態(tài)主
要是受器件的限制，也有技術(shù)方面的原因。近年來，對GIS
中時態(tài)特性的研究變得十分活躍，即所謂“時空系統(tǒng)”。
地物除了具有三維空間中的空間性質(zhì)外，如何刻畫時間
維的變化也十分重要。通常把GIS 的時間維分成處理時間維
和有效時間維。處理時間又稱數(shù)據(jù)庫時間或系統(tǒng)時間，它指
在GIS 中處理發(fā)生的時間。有效時間亦稱事件時間或?qū)嶋H時
間，它指在實際應(yīng)用領(lǐng)域事件出現(xiàn)的時間。
根據(jù)處理時間和有效時間的劃分，可以把時空系統(tǒng)分為4
類：靜態(tài)時空系統(tǒng)、歷史時態(tài)系統(tǒng)、回溯時態(tài)系統(tǒng)和雙時態(tài)
系統(tǒng)。
(1)靜態(tài)時空系統(tǒng)。它既不支持處理時間，也不支持有效
時間，系統(tǒng)只保留應(yīng)用領(lǐng)域的一種狀態(tài)，比如當前狀態(tài)。(2)
歷史時態(tài)系統(tǒng)。它只支持有效時間，這種系統(tǒng)適用于事件實
際發(fā)生的歷史對問題求解十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域。(3)回溯時態(tài)
系統(tǒng)。它只支持處理時間，這種系統(tǒng)適用于信息系統(tǒng)的歷史
對問題求解十分重要的應(yīng)用領(lǐng)域。(4)雙時態(tài)系統(tǒng)。它同時支
持處理時間和有效時間。處理時間記錄了信息系統(tǒng)的歷史，
有效時間記錄了事件發(fā)生的歷史。 時空系統(tǒng)主要研究時空模
型，時空數(shù)據(jù)的表示、存儲、操作、查詢和時空分析。
3.地理信息建模系統(tǒng)
通用GIS 的空間分析功能對于大多數(shù)的應(yīng)用問題是遠遠
不夠的，因為這些領(lǐng)域都有自己獨特的專用模型，目前通用
的GIS 大多通過提供進行二次開發(fā)的工具和環(huán)境來解決這一
問題。二次開發(fā)工具的一個主要問題是它對于普通用戶而言
過于困難。而GIS 成功應(yīng)用于專門領(lǐng)域的關(guān)鍵在于支持建立
該領(lǐng)域特有的空間分析模型。GIS 應(yīng)當支持面向用戶的空間分
析模型的定義、生成和檢驗的環(huán)境，支持與用戶交互式的基
于GIS 的分析、建模和決策。這種GIS 系統(tǒng)又稱為地理信
息建模系統(tǒng)(GIMS)。GIMS 是目前GIS 研究的熱點問題之一。
GIMS 的研究有幾個值得注意的動向。(1)面向?qū)ο笤贕IS
中的應(yīng)用。面向?qū)ο蠹夹g(shù)用對象(實體屬性和操作的封裝)、
對象類結(jié)構(gòu)(分類和組裝結(jié)構(gòu))、對象間的通訊來描述客觀世
界，為描述復(fù)雜的三維空間提供了一條結(jié)構(gòu)化的途徑。這種
技術(shù)本身就為模型的定義和表示提供了有效的手段，因而在
面向?qū)ο驡IS 基礎(chǔ)上研究面向?qū)ο蟮哪Ｐ投x、生成和檢驗，
應(yīng)當比在傳統(tǒng)GIS 上用傳統(tǒng)方法要容易得多。(2)基于icon
的用戶建模界面。建模過程中的對象和空間分析操作均以
icon 形式展示給用戶，用戶亦可自定義icon。用戶在對icon
的定義、選擇和操作中完成模型的定義和檢驗。這種方法較
之AML 這類宏語言要方便和直觀得多。(3)GIS 與其他的模型
和知識庫的結(jié)合。這是許多應(yīng)用領(lǐng)域面臨的一個非常實際的
問題，即存在GIS 之外的模型和知識庫如何與GIS 耦合成一
個有機整體。
4.GIS 將往高維化發(fā)展
GIS 在礦山與地質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用受到很大限制的重要原因
是其在處理三維問題上的不足。現(xiàn)有的GIS 軟件雖然可以用
數(shù)字高程模型來處理空間實體的高程坐標，但是由于他們無
法建立空間實體的三維拓撲關(guān)系，使得很多真三維操作難以
實現(xiàn)，因而人們將現(xiàn)有的GIS 稱為二維GIS 或2.5 維GIS。礦
山、地質(zhì)以及氣象、環(huán)境、地球物理、水文等眾多的應(yīng)用領(lǐng)
域都需要三維GIS 平臺來支持他們大量的真三維操作?？臻g
可視化技術(shù)是指在動態(tài)、時空變換、多維的可交互的地圖條
件下探索視覺效果和提高視覺效果的技術(shù)。虛擬現(xiàn)實(VR)技
術(shù)，也稱虛擬環(huán)境和人工現(xiàn)實，已在游戲中成功使用。運用
空間可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實技術(shù)進行地形環(huán)境仿真，真實再
現(xiàn)地景，用于交互式觀察和分析，提高對地形環(huán)境的認知效
果，是今后三維GIS 可視化發(fā)展的一個重點。四維GIS（4DGIS）
一般是指在原有的三維GIS 基礎(chǔ)上加入時間變量而構(gòu)成的
GIS。許多人認為地質(zhì)特征是不變的，但實際上大部分地質(zhì)特
征是動態(tài)的、變化的，不是所有地質(zhì)情況都是變化緩慢的，
水災(zāi)、地震、暴風(fēng)雨以及滑坡都會使局部地質(zhì)條件發(fā)生快速
而巨大的變化。地質(zhì)學(xué)家對4D(立體3D 加上時間第4D)的空
間——時間模型尤感興趣。但是，增加一維將帶來很大的問
題。比如數(shù)據(jù)量的幾何級數(shù)增長，致使數(shù)據(jù)的采集、存取、
處理都帶來一系列的問題。不過，這些問題可以在計算機技
術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及相關(guān)電子技術(shù)的發(fā)展而得到解決。因此，
如何設(shè)計4DGIS 并運用它來描述和處理地理對象的時態(tài)特征
是一個重要的發(fā)展領(lǐng)域。
重慶分公司
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