三維
GIS
研發思路可歸納為兩種
:
(1)
由于三維
GIS
首先要將地理數據變為可見的地理信息
,
因此人們從三維可視化領域向三維
GIS
系統擴展
,
這一點同早期的二維
GIS
來源于計算機制圖管理一樣
,
是從可視化角度出發的
.
(2)GIS
需要存儲和管理大量的空間信息和屬性信息
,
因此人們又從數據庫的角度出發向三維
GIS
發展
.
他們從商用數據庫向非標準應用領域擴展
,
將三維空間信息的管理融入
RDBMS
中
,
或是從底層開發全新的面向空間的
OODBMS,
如
GODOT,GeoO2,GEO++,SmallWorldGIS.
一個新的發展方向是將三維可視化與三維空間對象管理藕合起來
,
形成集成系統
.
三維
GIS
相關軟件發展概況迄今為止
,
國際國內還沒有一個成熟完整的三維
GIS
系統
,
與三維
GIS
相關的系統大多集中在三維可視化方面
,
如
EVS,Vis5D,Voxel,
醫學可視化及各種
CAD
軟件等
,
也有一些部分實現了三維
GIS
的功能
,
比較有名的軟件有
:LYNX,IVM(InteractiveVolumeModeling),GOCAD,I/EMS,SGM
等
.
顯而易見，三維可視化是目前三維的主要應用領域。模型可視化的表現形式有：
1
三維景觀方式。它允許人們從不同角度、不同方位、不同距離觀看三維模型的表面。為了增強模型表面的三維真實感，常常在顯示時還要加上光照模型、表面紋理等三維效果，給人以逼真的感受，但它始終只能看到模型的表面。
2
掀蓋層三維景觀方式。它是在三維景觀方式的基礎上，設想觀察者可以掀開上覆的蓋層看到下伏的界面，它實質是第一種方式的一種變形。
3
透視三維景觀方式。它設想人眼能穿透三維體的一些部分，透視地看到人們感興趣的界面，這也可以看作是掀蓋層方式的一種變形。
4
切面方式。設想人能夠用刀切開三維模型，從水平或垂直切面上看到三維體的內部結構。由于在二維切面上能方便地進行量算、修改等操作，因而它是用二維方式來表達三維模型內部結構的一種很好的方式，傳統的剖面圖就是這種方式的原形。在三維模型的支持下，用切面方式能產生很好的二維三維聯動效果，即在二維剖面上修改模型后即刻影響到三維模型的形態，并且可以用一組平行切片來表達三維模型的內部結構。
幾種典型的三維數據模型：
①單元分解法。即三維ＧＩＳ的刪格結構。它以固定形狀
(
如立方體
)
的單元體規則地分布于空間網格位置上。一個形體就是這些具有鄰接關系的大量固定單元的集合
,
單元大小決定了單元分解形式的精度。它具有易于存取給定點的優點
,
能保證空間的唯一性。缺點是各部分關系不夠明確
,
需要耗費大量的存儲空間。在實際應用中一般采用八
*
樹
(
單元正則形體
)
或ＢＳＰ樹
(
單元大小可變形體
)
的組織形式。
②構造性表示法。它是通過體素
(
如正方體、球體、三角體等
)
定義運算而得到新的形體的一種表示方法。最著名的構造性表示法是構造實體幾何
(
ＣＳＧ
)
法。ＣＳＧ的體素本身是實體
,
其運算為剛體運動或正則化的集合運算──并、交、差。該法比較適用于機械、建筑等領域。
③邊界表示法。即三維ＧＩＳ的矢量結構
,
一個形體用其拓撲邊界表示。它記錄形體的幾何元素的幾何信息
(
頂點、邊、面、體
)
以及相互連接關系
(
拓撲信息
),
以便直接存取形體的各個體與面、面的邊界線
,
以及各個頂點。這樣有利于實現以體、面、線、點為基礎的各種幾何運算和操作
,
以及查詢形體的拓撲信息
,
例如實體中有哪幾個相連通的部分等等。