三维GIS期末考试重点解析

标黄考过

1、G IS的发展

第一代GIS 第二代GIS 第三代GIS 第四代GIS

主机时代个人机时代互联网时代大数据时代

模块化GIS 组件式GIS 服务式GIS 高性能GIS

1990‘s 2000’s 2010’s 2020’s

2、GIS的挑战

（1）大规模空间数据组织：数据来源广泛，数据实时接入、集中存储和处理困难；应用数据种类丰富，类型复杂；数据动态性高，空间索引维护代价高

（2）复杂空间数据处理与分析：数据量更大，时空关联性强，实时性、动态性要求高

（3）多源地理空间信息融合与快速可视化：适应多终端的高效绘制，面向用户的交互式，协同制图；海量多源、动态的地理空间数据关联分析和可视化

（4）开放式空间信息处理服务：多用户、高并发访问；实时、动态要求高；用户生产内容。

3、高性能GIS的定义及特点

（1）定义：高性能GIS（High Performance GIS），是基于集群、多核或众核并行处理的高性能计算架构的新型GIS平台，能高效实现复杂地理空间信息处理和应用。具有优越的性能、可获取性、可伸缩性、灵活性、互操作性和可扩展性。

（2）特点：

A.高性能地理空间数据访问于检索

B.高性能地理计算

C.地理计算算法的服务化插件式扩展

D.高性能地理空间信息可视化

E.Web脚本化在线动态交互制图

F.流程化地理计算与专题地图生成

G.三维、流数据管理与可视化

H.基于Web浏览器应用

4、三维GIS的定义、特点、常见功能、常用软件

（1）三维：是指在平面二维体系中又加入了一个方向向量构成的空间系，一般指由长、宽、高三轴所构成的空间。

（2）GIS:是在计算机软硬件支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、存储、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。

（3）三维GIS ：利用3S技术、虚拟现实技术、计算机技术等对地球空间信息进行编码、存储、转入、分析和显示的信息系统，是三维描述、可视化和分析管理的地理信息系统。

（4）三维GIS的特点：

A.三维GIS包容以为和二维对象，而且可视化2.5维和三维对象，其空间信息的展现更为直观和逼

真。

B.三维GIS包容二维GIS的空间分析功能，而且多维度空间分析功能更加强大，如淹没分析、日照

分析等。

C.三维GIS比二维GIS更加直观、逼真地表达客观世界，能够以虚拟立体的方式展现地理空间对象。

D.与CAD及各种科学计算可视化软件相比，三维GIS以三维空间数据库为核心，具有独特的管理复

杂空间对象能力和空间分析能力。

（5）常见功能：

A.空间浏览功能

B.空间查询与统计

C.动态实时立体模拟

D.三维空间分析与现实

E.飞行浏览

F.空间数据管理

G.三维模型支持

（6）常用软件：

A.国际三维GIS软件：Google Earth、ArcGIS 3D、Skyline、World Wind、Virtual Earth；

B.国内三维GIS软件：EV-Globe（国遥新天地）、GeoGlobe（武大吉奥）、VRmap（灵图）、Supermap

Realspace GIS （超图）、IMAGIS（适普）、EviaEarth（易伟航）、CityMaker（伟景行）、UGlobe（天下图）、Angeo（高德）、BrightEarth（晶众）、UniGlobe（中科宇图）、MapGIS IGSS 3D（中地数码）、CityEngine（ESRI）.

当前研究和开发三维GIS的思路可归纳为两种:

• 三维GIS首先要将地理数据变为可见的地理信息,因此人们一方面从三维可视化领域向三维GIS系统扩展,这一点同早期的二维GIS来源于计算机制图管理一样,是从可视化角度出发的。

• 另一方面,GIS需要存储和管理大量的空间信息和属性信息,因此另一部分人从数据库的角度出发向三维GIS发展,从商用数据库向非标准应用领域扩展,将三维空间信息的管理

融入RDBMS中,或是从底层开发全新的面向空间的OODBMS, 如GODO, GeoO2, GEO++, SmallWorld GIS 。一个新的发展方向是将三维可视化与三维空间对象管理藕合起来,形成集成系统。

当前三维GIS的发展呈现为两大趋势，即大众化和专业化。

1.大众化：理论和技术的成熟使得三维GIS的门槛不断降低，这不但扩展了其应用领域，而且有更多人群从中受益。简单、易用的三维GIS正在逐渐走近老百姓的生活，例如正在举行的世博会、世界杯均大量使用了三维地理信息技术，三维GIS大众化的趋势显而易见。现在，人们使用电子地图方便出行已属家常便饭，国内外种类丰富的地理位置应用正如雨后春笋般涌现，期待着三维GIS更好地融入其中。

2.专业化：与大众化趋势不同，专业化则需要三维GIS能够更加紧密地集成到各个行业应用中，充分发挥其强大的可视化功能和多维空间分析功能，从而为行业应用提供更科学、更强大的三维空间信息服务和决策支持，这不仅是三维GIS的重要作用，也是用户的强烈需求。

三维GIS当前面临的困难

（1）三维数据实时廉价获取

主要有两个方面原因：一个重要的原因是地学三维数据采样率很低，难以准确地表达地学对象的真实状况。另一个原因是地学领域的研究者因为地学对象的复杂变化性不能准确地确定研究对象的各种属性。

正因为地学对象在自然界的纷繁复杂，使得此一地的经验模型不能移植到另一地的地学研究对象中，因此三维数据实时获取在地学领域显得尤为重要。

（2）大数据量的存储与快速处理

在三维GIS中，无论是基于矢量结构还是基于栅格结构，对于不规则地学对象的表达都会遇到大数据量的存储与处理问题。除了在硬件上靠计算机厂商生产大容量存储设备和快速处理器外，还应该研究软件方面的算法以提高效率，例如针对不同条件的各种高效数据模型设计、并行处理算法、小波压缩算法及在压缩状态下的直接处理分析等。

（3）完整的三维空间数据模型与数据结构