ERDAS 的三维地形可视化

如何进行地理信息系统的三维可视化地理信息系统（Geographic Information System，简称GIS）的三维可视化是近年来科技发展的重要成果之一。

通过将地理数据与三维建模技术相结合，可以将地理信息以更加立体、直观的方式展现出来，并且为各个行业提供更多的数据分析和决策支持。

本文将探讨如何进行地理信息系统的三维可视化，旨在帮助读者更好地了解和应用这一技术。

一、三维可视化的概念和意义三维可视化是指将地理信息以立体化的方式展现出来，通过视觉和空间感知，使用户能够更加直观地理解和分析地理数据。

相比传统的二维可视化方式，三维可视化能够提供更多的视角和维度，增强数据的表达能力，使得用户能够更全面地把握地理现象和变化规律。

在城市规划、资源管理、军事防卫等领域，三维可视化已经发挥出了重要的作用。

二、三维可视化的技术手段实现地理信息系统的三维可视化需要基于一定的技术手段和工具。

这些工具主要包括三维建模软件、地理数据采集设备、数据处理和分析算法等。

三维建模软件可以通过数学模型和计算机图形学的方法，将地理数据转化为三维场景，并且可以进行视角切换、光照效果等操作，使得用户能够以不同的角度观察和分析数据。

地理数据采集设备是实现三维可视化的重要前提。

目前，借助于航空影像、卫星遥感、激光雷达等技术，可以对地球表面进行高精度的数据采集，从而形成三维的地理信息。

同时，由于移动设备的普及，通过搭载定位传感器和摄像头的移动设备，也可以进行实时的三维地理数据采集。

三、三维可视化的应用领域地理信息系统的三维可视化在许多领域中都得到了广泛的应用。

首先是城市规划领域，通过将城市地理数据进行三维可视化，可以更加直观地展现城市的布局、交通规划和建筑模型等，为城市规划者提供决策支持。

其次是资源管理领域，通过将地质勘探数据、水文数据等进行三维可视化，可以更好地了解资源分布情况，并且有助于资源的合理开发和利用。

另外，军事防卫领域也是三维可视化的重要应用领域之一。

如何使用Erdas制作三维地图ERDAS IMAGINE虚拟地理信息系统（VirtualGIS）是一个三维可视化工具，给用户提供了一种对大型数据库进行实时漫游操作的途径。

在虚拟环境下，可以显示和查询多层栅格图像、矢量图形和注记数据。

ERDAS IMAGINE VirtualGIS 采用透视的手法，减少了三维场景中所需显示的数据，仅当图像的内容位于观测者视域范围内时才被调入内存，而且远离观测者的对象比接近观测者的对象以较低的分辨率显示。

同时，为了增加三维显示效果，对于地形变化较大的图像，采用较高的分辨率显示，而地形平缓的图像则以较低的分辨率显示。

步骤第一步：下载高程数据打开水经注万能地图下载器，切换地图到高程地图，框选下载需要下载的范围并导出为tif格式（图1），将生成的数据放在一个英文目录下。

图1第二步：下载卫星影像切换地图到谷歌地球，下载同一范围内的卫星地图并导出为img格式（图2），将导出的卫星图放置在和高程数据一样的英文目录下。

图2第三步：加载高程数据在Erds主菜单上点击VirtualGIS，弹出VirtualGIS对话框，在对话框内点击VirtualGIS Viewer（图3）即可打开VirtualGIS Viewer对话框。

在VirtualGIS Viewer对话框内点击“打开”按钮（图4），将下载的高程数据加载进来（图5）。

图3图4图5第四步：叠加卫星图同样点击“打开”按钮，将下载的卫星图加载进来即可看到三维的地图（图6），选择Target（图7），选中一个点为旋转点，然后就可以旋转查看地图（图8）。

图6图7图8结语到此就完成了使用Erdas制作三维地图，用于制作的高程和卫星图一定要保持坐标系一致，这样才会完美的叠加，有兴趣的朋友可以自己用万能地图下载器和Erdas试试。

地形三维可视化基本研究正文：在某种程度上来讲，地形三维可视化与虚拟现实有着异曲同工之处。

它们都是将研究区域中的高程值叠加到地形格网或平面纹理贴图中，用以获得研究区域的立体图像从而进行GIS的三维研究，如流域分析、三维缓冲区分析、通透分析和坡度坡向分析以及高程剖面分析等。

一般来说，地形三维可视化包括以下几个基本步骤：DEM三角形分割或纹理贴图，透视投影变换，光照模型，消隐裁剪、图形转绘和存储以及地物叠加等等。

下面对各个方面进行逐一探索：1.DEM三角形分割或真实感图形与纹理贴图DEM三角形分割即对野外或实验数据采用一定的建网算法进行方格网或三角网的建立。

对于方格网，建网算法一般包括加权平均值、邻域平均值和最近邻点法等。

如加权平均值是对区域根据数据分布进行分块（构建方格网），然后对格网中的各个点进行逐一插值，假定当前插值点为格网起点，首先以当前点为圆心，规定一个初始半径，判断区域中哪些数据点落在该圆形区域中，并将落在圆形区域中的点记录下来，同时计算当前格网点与这些点的距离，并规定距离的倒数为当前点与区域点之间的权，再计算各权值与区域点高程乘积之和，最后与权值之和作比值就内插出了当前格网结点的高程值（应当注意的是，一般情况规定落在圆形区域中的点的数量为4-10个左右，若落在圆形区域内的区域采样点数目小于4，则应适当扩大搜索半径，同理，若点数大于10，则应适当减小半径）。

如此循环，将整个格网的格网结点高程值依次内插出来即形成了附带高程的平面格网图。

对于三角网的构建，可以采用分割合并算法、三角网增长算法或逐点插入算法（初始包容盒算法），这里不再一一介绍。

如若没有采样数据，可对研究区域进行纹理贴图。

将模拟场景的三维描述成二维灰度阵列所得到的计算机图像是一种连续的灰度曲面，由于这种图像用面来约束模型，从而弥补了在没有数据控制点的地方用传统的线划图形表示可能出现的信息缺误。

这种灰度浓淡图像使得实际地物的各种起伏特征一目了然，这种图形因具有相片的观察效果而被称为真实感图形或逼真图形。

三维地形模型的创建和可视化技巧地形模型是模拟地球表面地理特征的三维数字模型。

它在许多领域有着广泛应用，包括地理信息系统、城市规划、游戏开发和自然资源管理等。

本文将介绍三维地形模型的创建和可视化技巧，帮助读者更好地理解和运用这一技术。

一、数据获取和处理创建一个真实而准确的三维地形模型，需要从各种数据源中获取和处理数据。

常用的数据源包括卫星影像、激光雷达扫描数据和数字高程模型（DEM）。

卫星影像提供了地表特征的视觉信息，激光雷达扫描数据则可提供高精度的地形高程信息，而DEM则包含了地表高程的数字化数据。

在获取到数据后，还需要进行处理和合并。

例如，可以利用图像处理算法将卫星影像中的地表特征提取出来，并与DEM数据结合，生成具有高分辨率的地形模型。

此外，还可以使用拓扑学算法对多个地形数据进行拼接和融合，以获得更全面和连续的地形模型。

二、地形模型的建模方法在创建三维地形模型时，有多种建模方法可供选择。

其中最常用的方法是基于栅格和基于三角网格。

基于栅格的方法将地形划分为规则的网格单元，并为每个单元分配高程值。

这种方法简单易行，适用于较大范围的地形模型。

然而，由于栅格单元的固定形状和大小，无法完全准确地表示地形的细节。

基于三角网格的方法则更适合表示复杂的地形特征。

它将地形表面划分为无数个小三角形，并为每个三角形分配高程值。

通过增加三角形数量，可以提高地形模型的精度和细节。

这种方法常用于游戏开发和虚拟现实应用中，以实现更真实的地形效果。

三、地形模型的纹理映射为了进一步增强地形模型的真实感，可以为地形施加纹理映射。

纹理映射是将二维图像（如地表照片或地形纹理图）应用到三维地形上的技术。

通过合理选择和处理纹理图像，可以使地形模型更加逼真，并增强用户的沉浸感。

在进行纹理映射时，需要注意分辨率和贴图技巧。

较高分辨率的纹理图像可以提供更多的细节和真实感，但也增加了数据量和渲染复杂度。

此外，还可以使用特殊的纹理映射技巧，如法线贴图、置换贴图和遮挡贴图等，以进一步增强地形模型的细节和表现力。

测绘技术中的三维地形可视化方法测绘技术是一门关于地理空间数据采集、处理和分析的学科。

在测绘技术的发展和应用中，三维地形可视化方法起着重要的作用。

三维地形可视化方法是将地理空间数据以三维形式呈现，使人们能够更直观地理解地形特征和地貌变化，为地质勘探、城市规划、环境监测等领域提供有力的支持。

本文将介绍几种常见的三维地形可视化方法，并探讨其应用和发展。

首先，最基本的三维地形可视化方法是高程数据的可视化。

高程数据是测量地表高程的数据，通常以数字高程模型（DEM）的形式存在。

通过对DEM进行渲染，可以将地形呈现为三维模型。

这种方法可以展示地形的整体特征和地势变化，帮助人们理解地势起伏和地形特征的分布。

高程数据的可视化方法有很多，包括等高线图、山体阴影图、三维网格等。

等高线图通过等高线的密集度和凸起程度显示地形变化，山体阴影图通过不同程度的灰度来表示地势的高低；而三维网格可以直接显示出地形的立体效果。

这些方法在地理学、地质勘探和城市规划等领域有广泛的应用。

其次，利用遥感数据进行三维地形可视化也是常见的方法。

遥感数据是通过卫星、飞机或无人机等远距离方式获取的地表信息。

利用遥感数据可以获取大范围的地形信息，通过对遥感数据的处理和分析，可以生成各种形式的三维地形可视化效果。

比如，通过卫星遥感数据获取的地表图像可以与高程数据结合，生成真实感十足的地表立体模型；利用无人机获取的高分辨率遥感数据，可以快速建立精细的三维地形模型。

这些方法在城市规划、环境监测和灾害预警等领域发挥着重要作用。

另外，三维地形可视化还可以结合地质信息进行。

地质信息包括岩性、构造、断层等地质要素的分布和变化。

将地质信息与地形数据相结合，可以实现地质地貌的综合可视化。

比如，在石油勘探中，通过将地形数据和地质信息相融合，可以直观地显示出潜在的油气储层，指导勘探工作。

此外，还可以将地质信息与地形数据进行模拟，生成地质灾害的三维可视化效果，有助于灾害评估和防灾减灾工作。

基于sketchup 及erdas 软件实现土地利用三维监测黄瑞1,2,黄华明2,张防修3,王嘉楠2,徐艳2(1.河海大学环境科学与工程学院,江苏南京210098;2.扬州环境资源职业技术学院,江苏扬州225217;3.黄河水利科学研究院,河南郑州450003)摘要 介绍了如何利用s ketchup 及erdas 软件实施建模及区域环境的模拟。

通过这项技术可以实现三维、动态的土地监测模式。

该方法可以辅助实施于土地监察等相关土地管理活动中。

关键词 土地利用;仿真动画;虚拟;建模;开发区中图分类号 TP 79 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2010)22-11817-02R ealizi ng t he Three di m ensionalMon itoring of La nd Use Based on Sketchup and E rdas Soft ware HUAN G Rui et al (Coll ege of Env i ron m ent Science and Eng i neer i ng ,H ohaiU ni versity ,N anji ng ,Ji angsu 210098)Abstract How t o use sketchup soft ware and erdas soft w are to rea lize t he m odeli ng and reg i ona l env i ron m ent sm i ul a tion was i ntroduced .3D and dyna m i c land monit or i ng mode can be reali zed t hrough thi s t echnology .Th i sm et hod a l so coul d he l p the re l ated land manage ment activiti es o f land use survey and l and supervisi on .K ey words Land use ;S m i ul ati on anm i ati on ;V i rtua;l M ode li ng ;D eve l op ment zone基金项目 江苏省国土资源厅07年度科技项目 土地资源动态监测综合技术方法应用研究 (200719)。

收稿日期:2004-04-25;修订日期:2004-08-04作者简介:石玉华(1971-),女,工程师,从事数据库建库和遥感图像处理等工作。

基于ERDAS 的三维地形景观图制作——以甘肃省敦煌市鸣沙山地形为例石玉华,康贵祥,白建荣(甘肃省基础地理信息中心,甘肃兰州　730000)摘要:简单介绍了DRG 数据和DEM 数据的获取方法,对如何利用已有的DRG 数据和DEM 数据制作三维地形景观图的方法、步骤进行详细的介绍,阐述了三维地形景观图是一种由基础测绘数字产品相互组合而形成的专题地图产品,是一种新型的复合测绘产品。

并对三维地形景观图的应用前景作了展望。

关　键　词:DRG;DEM;三维地形景观图中图分类号:TP 75 文献标识码:A 文章编号:1004-0323(2004)05-0411-041　引　言长久以来,地图是人类用于描述现实世界的主要手段。

由于电子计算机的问世,使用计算机来描述和分析产生在地球空间上的各类现象导致了地理信息学的发展。

地理信息学(Geomatics )源于地球科学(Geosciences )和信息学(Informatics )思想的合成〔1〕。

地学科学是描写地学环境并对浩瀚信息予以综合概括的科学,层次化图形符号的模型化表达是正在迅速发展中的虚拟现实技术(VR)的基石和向导〔2〕,由此各种基于测绘产品的立体图、景观图应运而生。

目前,随着基础测绘生产项目的开展,各测绘单位都生产了大量的4D(DEM 、DOM 、DRG 、DLG)产品,如何最大限度地发挥这些数字产品的作用是当前测绘界需要认真探讨的问题。

三维地形景观图是采用透视学原理,将平面的地形图(DRG )投影到DEM 模型上,通过调整光源的位置和强度,利用DEM 模型的三维特性在视觉上产生立体效果,使人产生立体感,使地形图更直观、易读。

2　DEM 数据处理过程2.1　DEM 数据简介DEM 是数字高程模型(Digital Elevation Models)的英文缩写,数字高程模型是定义在X 、Y 域离散点(规则或不规则)的以高程表达地面起伏形态的数据集合。