乌鲁木齐3D-GIS制作_gis技术

三维GIS深度分析 

三维GIS分析

1.1.三维地形图访问

三维场景迅速访问可对三维场景开展各种数据漫游实际操作：变大、变小、位移、歪斜、转动等。B/S系统架构中，数据信息在网络服务器上，客户仅根据电脑浏览器向互联网上的网络服务器发出请求，网络服务器对电脑浏览器的恳求开展解决，将客户所必须信息内容回到到电脑浏览器。三维数据信息的信息量一般都为几十GB，信息量十分大，放到PC机上是室内空间的奢侈浪费，而三维GIS地形图商品可以立即应用web电脑浏览器做手机客户端，客户可在IE下开展访问、编写三维场景，并开展查寻，量算、提升数据信息到当地三维场景中的实际操作，节约了客户的室内空间，也有利于基本地图信息（地貌、影象）的维护保养。

1.2.三维GIS实体模型适用

适用三维实体模型数据信息的动态性载入和导进，适用立即导进.x实体模型文档。可以将空间数据依据标高特性立即提高后转化成三维实体模型目标。

出示根据二维矢量数据迅速转化成三维实体模型的作用。针对三维场景中的地面上房屋建筑，能够根据现有的二维矢量数据，事先设定纹路及有关主要参数，就可以在三维场景中迅速创建三维三维建模。比如房地产新项目中，能够依据房子的房型图和楼层高度信息内容，在三维场景中，转化成房子的真正实体模型，并开展材质贴图。

1.3.三维GIS空间分析

适用线路长短、总面积、平均海拔、物块容积等测算。

出示对三维室内空间中随意点的位置信息、随意目标的特性信息内容开展查寻等

通视性剖析：既能够测算三维室内空间中的两个点是不是由此可见，又可以测算室内空间中某点的可视角。

还承继了二维的强劲剖析作用，包含公交换乘剖析、缓冲区分析、最好路径分析、近期设备查寻、高速服务区剖析等剖析作用。

2.2GIS三维空间数据模型

2.2.1空间数据模型分类

三维数据结构同二维一样也存在栅格和矢量两种形式。栅格结构使用空间索引系统，将地理实体的三维空间分成细小单元（体元）。三维矢量数据结构表示方法有很多，将实体抽象为点、线、面、体，由面构成体。其中运用最为普遍的是具有拓扑关系得三维边界表示法和八叉树表示法。根据三维空间模型对地学空间目标的集合特性的描述是以表面描述方式还是以空间剖分方式，可以分为体元模型和面元模型。

（1）体元模型

常用的体模型是将三维空间对象视为体单元的集合。体单元是简单的三维基本单元，如立方体、球、圆柱体等。将三维空间对象视为这些基本对象经过一些基本操作(如交、并、差等)后的组合体。体模型数据结构包括三维栅格结构、八叉树结构、结构实体几何模型和四面体格网模型[23]。对于建筑物，本文不关注其中的拓扑结构，仅对其整体和外部形状感兴趣，综合考虑到建筑物的形状特点、3D建模的精度要求，如果用Octree建模则难以保证精度，用TEN建模则会增加许多无意义的数据，因此CSG是进行建筑物建模的一个较好选择，本文重点讲述结构实体几何模型（CSG）。结构实体几何模型（CSG）类似于机械制造方法，最早由Voelcker和Requicha提出，是将简单的几何形体（如球、圆柱、圆锥等体素）通过正则运算（交、并、差）来构造复杂的3D目标。一个复杂目标可以描述为一棵CSG树，这棵树的终端结点为基本体素（如立方体、圆柱、圆锥），而中间结点(枝节点)为正则集合运算的结点。

CSG树以根节点作为查询和操作的基本单元，它对应一个三维空间目标。一个复杂的空间形体，可以由一些比较简单，规则的空间形体经过布尔运算而得到。

CSG模型的优点是：方法简单，适合对复杂目标采用分治算法；具有唯一性和明确性；没有冗余信息，必要时可以在目标和体素上附加有关属性。其缺点是：一个3D空间目标的CSG是不唯一的，且不描述点、边、环、面的拓扑关系。

（2）面元模型

面模型数据结构主要包括规则格网模型Grid、不规则三角网TIN和边界表示模型B-Rep。

规则格网模型Grid用一组大小相同的网格描述地形表面。它能充分表现高程的细节变化，拓扑关系简单，算法容易实现，空间操作及存储方便。但占用的存储空间较大，不规则的地面特征与规则的数据表示之间可能不协调，在地形平坦的地方存在大量的数据冗余。

不规则三角网（TIN）是由分散的地形点按照一定的规则构成的一系列不相交的三角形，三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和位置。TIN实现三维地形的显示过程就是确定哪三个点构成一个最佳三角形，并使每个离散点都成为三角形的顶点。TIN的优点是存储效率高，数据结构简单，与不规则的地面特征和谐一致，可以表示细微特征或叠加任意形状的区域边界。当表面粗糙或变化剧烈时，TIN能包含大量的数据点，而当表面相对单一时，在同样大小的区域，TIN只需少量的数据点。TIN比Grid复杂，它不仅要存储每个点的属性数据，还要存储其平面坐标、节点连接的拓扑关系，难以与矢量和栅格数据结构进行联合分析。

边界表示模型（B-Rep）是以物体边界为基础来描述几何形状，一般采用矢量法表达三维目标，与二维GIS所采用的矢量结构在原理上一致。每个物体均由有限个面构成，每个面由有限条边围成，而每条边由构成边的顶点表示。在边界表示法中，空间实体的几何信息和拓扑信息是分开存储的，其数据结构可以用体表、面表、弧表、边表、顶点表等五个层次来描述，因此在进行坐标变换时，仅需改变空间点的坐标，空间实体间的拓扑关系可以保持不变。B-Rep模型强调3D空间目标的外部细节，通过3D目标属性表、面-体关系表、边-点-面关系表和点坐标表来详细记录构成3D空间目标的所有几何信息和拓扑信息。其优点为：几何信息与拓扑信息分开存储，完整清晰；便于基于面、边的空间查询与计算；易于与2D图形、3D线框模型、有限元网格剖分及3D曲面造型接口。其缺点是：数据量大，数据关系复杂；对3D空间目标的整体描述能力差，不能反映目标的构造过程；不能记录目标组成元素的原始特征。