魏征
陕西地建土地勘测规划设计院有限责任公司，陕西西安710075
【摘 要】地理信息技术系统是一种处理和分析海量空间数据的技术。伴随着计算机硬件的更新换代和计算机图形学的进步，三维可视化效果和地理信息系统的结合应用渗透到场景仿真、智能监控、生产安全、城市规划以及交通指挥等等的各个行业。同时相关的使用数量也在突飞猛进的迅速增长。本文基于对三维地理信息技术系统进行综合性的分析与介绍。
【关键词】三维可视化；虚拟现实；地理信息系统
引 言
三维地理信息系统的产生来自于社会需求导致的两个逐渐成熟的技术的组合根据地理信息系统的构成，随着各种分析模型的成熟，表现手段随着计算机硬件的更新有了很大的提升空间。将地理信息系统进行三维可视化的技术从20世纪八十年代末开始成为研究的热点，主要涉及数据库、地理信息系统、计算机图形学、虚拟现实等。本文基于对现有情况综合的分析，对三维地理信息系统进行综述性介绍，对三维地理信息系统的实际应用角度进行分类，目前三维地理信息系统主要应用的方向为场景仿真、智能监控、生产安全、城市规划、交通指挥。
1、 三维地理信息技术的应用意义
三维地理信息技术主要是通过现代测绘设备的应用，进而获得某区域内立体空间的所有数据资料，并通过相关软件设备的数据转换，最终得到空间立体的三维仿真模型，为规划管理工作提供一定的参考。我国各个地区的地理环境和经济环境相差很多，为了可以充分的发挥出规划管理建设的工作效果，推动我国建设的步伐，加快社会主义现代化强国的建设。在具体工作开展时，需要从多个领域进行分析得到发展的瓶颈，并通过对三维立体空间模型的建构，分析不同建设 项目和规划方案对发展的实际影响，进而构建出一条特色性的生态发展道路，推动我国规划的建设工作质量与效果。
2 、三维地理信息系统的应用分类
根据应用在不同的领域，三维地理信息系统可以根据不同的需求进行相应的改进，所以三维地理信息系统中采用的技术不作为本次研究的重点，而其应用的方向以及未来的发展是本次分析的关键所在。
2.1城市规划
城市中的建筑，在地理信息的角度上具有不同的功能，在进行决策和规划时需要考虑相互之间的关系，而三维地理信息系统利用其良好的空间分析和三维可视化功能发挥了很好的作用，通过真实的地理位置数据建立城三维市空间模型，为模型添加功能、结构属性，使其具有地理信息含义。三维数字城市是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用遥感、全球定位系统、地理信息系统、遥测、仿真虚拟现实技术，对城市多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现，通过三维可视化的展示手段，结合城市建筑的地理位置属性，构建城市三维模型包括: 地形模型、建筑模型、道路模型、水系模型、植被模型、地面模型、地下空间设施及其他模型，为城市规划提供了新的手段。
2.2 场景仿真
场景仿真是三维地理系信息系统比较广泛的应用，通过多种途径采集到的地理位置数据，经过对数据进行加工、建模、可视化，让传统的三维模型具有相应的真实地理含义，从而让使用者获得 更加直观的感受，可以更加自由、快速直观的了解某些短时间内无法全面浏览的景象。
通过卫星采集的月球表面的数据，结合三维地理信息系统的数据处理和表达方式，将获取的月球三维地形图( DEM) 和全月球影像图进行三维月球的可视化表达，获得带有地表起伏和位置标注的月球三维模型，通过鼠标等设备的交互，用户可以自由的浏览月球的每一个角落，从而对月球的地表信息有了清晰的认识。通过对月球场景的仿真，公众可以通过网络和电脑平台更加便利的了解月球知识，同时对于卫星获取的月球数据有了更加直观的应用和展示。
2.3 生产安全
对于石油化工、矿产开采等危险性行业，为了对安全风险进行有效的防范，通过对工艺流程的模拟，结合各种力学模型以及各种危险源过程的模拟可以得到其可能危及的范围，结合地理位置信息，可以预测在事故发生的不同阶段不同位置的危险程度，便于指挥者和直接参与生产工作的人员了解情况，降低安全风险。 通过建立三维化工生产模型，以及设计化工生产工艺流程方案，制定各种应急预案，该三维数字化事故应急预案采用数值模拟技术能够计算出火灾发展和气体泄 漏扩散的数学模型，分析火灾、气体泄漏扩散、爆炸事故的趋势与过程，利用虚拟现实技术将数值模拟结果展示在三维虚拟场景中，展示模拟各种突发情况，同时也有消防资源数据库提供消防站、医院、救灾固定设施等各种救援资源的信息，并且融合交通道路、河流、植被、居民地等矢量线划信息，以真实数据为基础设计应急预案进行模拟推演，从指挥员、工作人员、消防员等不同角度明确在各种突发情况下应该采取的措施，可以起到更好的辅助决策作用和培训效果。
2.4 交通指挥
道路交通系统中包括多种类的传感器可以获取不同维度的交通信息，如何有效的利用多维度的信息提高交通运输效率减少交通事故危害成为信息技术背景下的重点问题，从道路交通信息中采集得到的数据进行处理和分析，产生相应的交通规划结果并可以实时进行比较和优化，对规划结果进行实时的三维展示，用于辅助决策，提高了交通管理的效率。三维智能交通枢纽客流时空分析与预测系统，对交通基础场景进行数据加载、管理、分析和可视化，对交通枢纽客流时空分析与预测结果进行三维动态可视化表达，实时路况分析发布模块，用于在三维城市场景中发布和分析实时交通路况信息; 交通枢纽实时交通圈分析发布模块，用于对以交通枢纽为起点在用户设定时间内所能到达周边地区的范围进行分析与三维可视化表达;交通枢纽客流时空分布分析发布模块，用于对各交通方式的交通枢纽客流进行各时间段的出行起止分析与三维可视化表达; 交通枢纽客流统计与预测分析发布模块，用于对各交通方式的交通枢纽客流量进行统计与分时段短期预测，以上各模块与三维 GIS基本功能模块连接。通过以上各模块之间的共同作用，优化交通运输。
2.5 智能监控
通过监控设备获取目标的图像，通过图像对比进行定位，经位置信息获附加到三维场景中，实现摄像头采集位置信息。基于3DGIS与实景视频相结合的智能监控系统，采用多个视觉传感器，采集现场实时视频数据，通过网络传输视觉传感器的数据信号，利用图像处理单元分析来自网络传输单元的数据信号，提取活动目标实时外形信息和坐标信息，智能行为识别单元，用于分析来自网络传输单元的数据信号，识别活动目标的实时运动数据; 最后通过中心处理单元整合来自图像处理单元和智能行为识别单元的实时数据，并根据实时数据在电子地图对应的坐标上建立活动目标模型，动态显示中心处理器输出的实时电子地图和活动目标信号。实现了全方位、大范围、实时监控。
结语
通过分析，三维地理信息系统作为空间数据的一种新的分析和展示的手段，正在应用到各行各业，其社会效益和经济效益也在逐步被挖掘。本文通过分析和阐述，显示了三维地理信息系统的应用前景以及申请人逐步的积累创新资源，为三维地理信息系统的效益开发做好了准备。
参考文献
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