二维GIS与三维GIS联动技术研究

ArcGIS10完整的二三维一体化解决方案1概述地理信息系统（GIS）是现代地理学与空间信息科学相结合的产物。

GIS的本质是基于真实世界的地理环境，直观地表达客观世界的各种要素。

借助GIS可以对各种要素进行管理、查询、可视化和分析、处理，以便人们进行科学决策。

历经了四十多年的发展，二维GIS技术早已进入了成熟期。

由于二维GIS的成熟应用，以至于GIS已经突破最初的测绘和地学的行业范畴，发展成为跨行业通用的平台软件技术，广泛应用于政府信息化和企业信息化，并越来越多地涉足面向个人的信息服务领域。

2三维GIS是GIS的重要发展趋势GIS的优势在于能够直观直接地展示复杂的地理信息，同时具有强大的空间分析功能。

随着社会的发展，人们对地理信息的关注程度越来越高，因此对地理信息的获取和使用也有了更高的要求。

与二维GIS相比，三维GIS有其独特的优势。

三维GIS因更接近于人的视觉习惯而更加真实，同时三维能提供更多信息，能表现更多的空间关系。

随着计算机技术的发展和二维GIS行业应用的深入，人们使用三维GIS来展现真实世界的渴望越来越强烈。

3三维GIS面临的挑战三维可视化仅仅是三维GIS的一个方面，三维GIS与二维GIS一样，三维GIS涉及了从数据获取、数据处理、数据管理、可视化、空间分析、系统定制到数据发布与共享的各个环节。

当然，三维GIS仍面临一些问题和技术瓶颈：1、昂贵的数据投入。

对于GIS来说，数据为王是最恰当不过的。

再好的系统，缺乏实时、全面的空间数据时只能是个摆设。

显然，数据的获取对GIS来说至关重要。

与二维空间数据相比，三维空间数据的获取成本更为昂贵，尤其是大面积的三维场景建模。

长期以来，三维空间数据获取的效率低下和高成本都成为阻碍三维GIS技术发展的重要因素。

2、海量数据处理与管理的技术瓶颈。

随着遥感影像、DEM以及大量的三维模型等空间数据的集成应用，数据量急剧增加，处理海量数据便成为三维GIS所必须面对的技术难题；文件型的数据共享不能够满足空间数据量较大的应用需求。

GIS二维三维集成分析报告摘要：本报告旨在对GIS（地理信息系统）二维三维集成进行分析和探讨。

通过综合运用二维和三维地理数据，我们可以获得更准确、更全面的地理信息，促进地理数据的可视化展示和分析。

本报告将介绍GIS二维三维集成的概念及意义，并通过具体案例展示集成分析在不同领域的应用效果与优势。

同时，我们将讨论集成分析所面临的挑战和未来发展方向。

1. 引言地理信息系统（GIS）是一种整合地理数据、地图和空间关系的技术。

它提供了对地理现象和地理空间关系进行分析和解释的能力，有助于我们更好地理解地理现象和问题。

随着技术的发展和数据的不断积累，GIS的应用范围得到了拓展，并出现了二维三维集成分析的方法。

2. GIS二维三维集成概念与意义GIS二维三维集成是将二维地理数据和三维地理数据相结合，通过融合、可视化和分析，为决策者提供全面、直观的地理信息。

集成分析可以改善地理数据表达的精确性和真实性，提高地理空间数据的可视化效果，帮助用户更好地理解地理现象的复杂性和相互关系。

3. 在城市规划中的应用GIS二维三维集成在城市规划领域可以帮助规划师更好地分析城市发展趋势、评估规划方案的可行性和效果。

通过将现有的二维地理数据与三维地理数据相结合，可以更直观地展示城市的地貌、建筑物高度分布和道路网络。

这些信息有助于规划者制定更科学的城市规划方案，提高城市的可持续性发展。

4. 在环境保护中的应用GIS二维三维集成在环境保护领域的应用可以帮助监测和评估环境变化及其对生态系统的影响。

通过集成分析，可以综合利用卫星遥感影像、传感器观测数据和地理空间数据，对污染源、植被覆盖、土地利用等环境因素进行综合分析和评估。

这将为环境保护决策提供科学依据，促进环境保护工作的监测和管理。

5. 在应急管理中的应用GIS二维三维集成在应急管理领域可以提供更准确、及时的地理信息支持。

通过集成分析，可以将不同来源的地理数据进行融合，绘制灾害风险地图、应急救援路线和避难所分布图等。

第36卷　第11期2009年11月计算机科学Computer Science V ol .36No .11No v 2009到稿日期:2008-12-22　返修日期:2009-03-02 本文受国家863高技术计划项目(2006AA01Z319)资助。

康　来(1983-),男,博士生,主要研究方向为虚拟现实技术,E -mail :lkang .vr @gm ail .com ;赵　健(1981-),男,博士生,主要研究方向为虚拟现实技术;宋汉辰(1977-),男,副教授,主要研究方向为虚拟现实技术及可视化;吴玲达(1962-),女,教授,博士生导师,主要研究方向为多媒体信息系统、虚拟现实技术。

面向二维GIS 矢量数据三维可视化的地形匹配技术研究康　来　赵　健　宋汉辰　吴玲达(国防科技大学信息系统与管理学院　长沙410073)摘　要　提出一种二维G IS 矢量数据三维可视化过程中地物与地形的快速匹配方法。

结合矢量所代表地物的特性,对基于矢量信息的三维地物进行了分类,综合采用了地物匹配地形和地形匹配地物两种方法。

地物匹配地形算法通过实时调整地物的位置和姿态实现与地形的匹配,地形匹配地物算法以不同的距离度量为基础,对矢量约束域内地形进行变形操作实现匹配。

本算法还讨论了原始地形数据分辨率较低以及多个地形匹配影响域相交等特殊情况的处理方法。

试验结果表明,本方法能满足基于点、线、面矢量信息的三维地物与地形的匹配需求,实现地物与地形无缝结合及平滑过渡,从而达到改善视觉效果的目的。

关键词　矢量,三维可视化,地形匹配,虚拟环境中图法分类号　T P391 文献标识码　A Terrain Matching for Three -dimensional Visualization of Two -dimensional GIS Vector DataK A NG L ai Z HA O Jian SON G Han -chen W U Ling -da(College of Information Sy stem s &M anagem ent ,Nation al University of Defense Technology ,Ch ang sha 410073,Chin a )A bstract A fa st ter rain matching method fo r 3D v isualizatio n o f 2D G IS vecto r da ta w as propo sed .3D terr ain fea tur es based on vector informa tion we re fir stly classified by its characteristic ,then either feature adjusting or te rrain adjusting metho d w as cho sen for matching of features and te rrain .Feature adjusting method adjusted the positio n and g esture of features in real -time ,ter rain adjusting method applied te rrain defor mation to vector co nst rained field ba sed on different distance measurement .T he a lg orithms also dea lt w ith so me specia l cases such a s low resolution of terr ain datase t and multi -vector restriction applied to the same area .Ex pe rimental results show tha t our method could mee t the requirement of ter rain matching effectively for 3D terr ain features ba sed o n vecto r da ta including points ,lines and surfaces w ith high visual quality .Keywords V ector ,T hree -dimensional v isua lizatio n ,T er rain matching ,Virtual enviro nment 1　引言二维地理数据按数据结构大致可分为栅格数据和矢量数据两大类,其中矢量数据包含了丰富的地物信息(如房屋、道路、城市等)。

万方数据总第１６９期・浙江水利科技・２０１０年第３期也转到对应的位置，并可在二维地图上自定义视点位置，三维场景将转到该视点位置之上。

反之亦然。

（２）交互浏览。

用户在三维虚拟场景中漫游时，在二维地图中动态显示出相应的位置和视野，通过实时跟踪三维虚拟场景中视点位置，然后由三维向二维不断发送当前坐标信息，二维接收到这些坐标值后，在对应的地图上绘制漫游路径。

在二维环境中进行漫游、缩放、拾取等操作时，三维场景能同步响应二维环境的动作，实现相应功能，反之亦然。

２．２数据同步三维场景中的都对应于二维中的某一矢量图或模型点，在进行数据查询、数据更新操作时，通过这种对应保证二、三维数据的一致性，这是数据层面二三维联动的实质。

在系统中，对每一要素进行统一编码，二维实体和三维模型均有一致的ｍ号，因此能实现二维与三维交互查询与显示，同时二维空问数据和三维模型与属性信息能够双向查询。

通过鼠标或键盘等方式选择三维场景中的地理实体后，该实体的属性信息将以表格的形式显示在三维场景中。

在查询的同时，二维电子地图将定位到相同的地理位置上。

同样，系统将实现在二维地图上选择某一（或多个）地理实体后，三维场景将定位到该实体上，其属性信息也将以表格的形式显示在三维场景中。

其实现方法是依靠二维地图和三维场景中对应地物名称（Ｄ）惟一性，当二维地图中选中一个目标时，获得该地物的惟一Ⅲ，通过发送指令给三维，三维方面拾取其中的Ｄ信息后自动定位并高亮显示。

由于地物的数据组织引入了实体模型概念，每个实体对象都有对应的惟一标识符ｍ，一旦获得了对象的ｍ，就可以获得对应实体的全部信息。

３二三维联动ＧＩＳ应用实践３．１系统架构设计二三维联动ＧＩＳ系统是由二维ＧＩＳ系统和三维ＧＩＳ系统２个独立子系统通过消息通信机制连接在一起所构成。

因此，在设计系统时首先要考虑到这２个系统的相对独立性，即在不联通的情况下，每个子系统都能完成独立的地理信息系统功能，而在连通的情况下，又要能实现２个系统间的互操作，如在二维系统上添加１个符号，在三维系统上也要同时出现所标符号的三维符号，反之亦然。

“二三维一体化”助力打造高效三维GIS平台_图文.利器配英雄——“二三维一体化”助力打造高效三维GIS平台对于日益崛起的三维GIS市场而言,选择一个优秀的三维地理信息系统开发平台,不但要求视觉效果炫丽,功能强大,还要求操作简洁,上手难度低。

场景绚丽、功能强大的三维系统,虽然是众多二次开发商心仪已久的目标,但是考虑到可能会“开发难度大”、“数据成本高”等原因,许多人望而却步。

所以,除了“好看”,我们还要“好用”,让开发人员用已经熟悉的开发方式开发出功能强大、视觉效果一流的三维应用,这自然是内外兼修的绝佳组合。

全新的SuperMap Realspace 技术,在2011年9月的超图GIS用户大会上闪亮登场。

相信每一位参加过超图GIS用户大会的人,都会对大会上“二三维一体化”的宣传亮点记忆犹新。

二三维一体化作为目前三维GIS的热点,代表了GIS行业的发展趋势,同时也将用户体验提升到了前所未有的高度。

有些传统的地理信息系统开发人员可能会有疑问:我们为什么需要三维GIS?二三维一体化究竟能给我们带来什么好处?回答这个问题之前,我们不妨回顾一下GIS的发展历史。

二维GIS技术经历了一个比较长的发展过程,从最早的桌面式GIS、组件式GIS、WebGIS再到目前的服务式GIS,二维地理信息系统的技术体系已经发展得非常成熟。

二维GIS具有强大的二维空间查询分析统计功能,包含了灵活多样的应用形式,但是对于日益兴起的GIS市场,传统GIS急需探索全新的发展方向。

相对于传统的二维GIS,三维GIS在显示效果上无疑是有着“天生丽质难自弃”的优势。

三维GIS 使用(x,y,z来表示空间位置,相对于二维GIS,三维GIS 不仅提供了三维的视觉认知,而且提供了三维空间分析方法与功能。

随着计算机技术的发展和二维GIS 行业应用的深入,人们逐渐表现出使用三维GIS 展现真实世界的渴望,三维GIS 在军事的作战指挥、电子沙盘及地形仿真、数字城市、房地产展示、环保与气象中的专题分析与仿真、城市微气候和大气污染模拟地质与地下管线等领域有着越来越明显的优越性和不可替代性。

２００８．０４Ｎｏ．２ＷＷＷ．ＧＷＮ．ＯＲＧ．ＣＮ地理信息世界ＧＥＯＭＡＴＩＣＳＷＯＲＬＤＤｅｓｉｇｎａｎｄＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＩｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ２Ｄ＆３ＤＧＩＳＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＷＡＮＹｏｕ，ＢＩＡＮＦｕ－ｌｉｎｇ（ＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｏｆＳｐａｔｉａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄＤｉｇｉｔａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＳｃｈｏｏｌｏｆＳｏｆｔｗａｒｅ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＷｉｔｈｔｈｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｓｐａｔｉａｌａｎａｌｙｓｉｓｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆ２ＤＧＩＳａｎｄｔｈｅｍａｔｕｒｅｖｉｓｕａｌｉｚａ－ｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ３ＤＧＩＳ，ｗｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｔｏｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ２Ｄ＆３ＤｍｉｘｅｄＧＩＳｓｙｓｔｅｍｂａｓｅｄｏｎＶＲＥａｇｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ，ａｎｄｒｅａｌｉｚｅｄｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ２Ｄ＆３Ｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｂｏｔｈｉｎｄａｔａｂａｓｅｌｅｖｅｌａｎｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎｌｅｖｅｌ．Ａｓｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｎａｐｏｒｔ＇ｓ３Ｄ－ＧＩＳｐｒｏｊｅｃｔｓｈｏｗｔｈａｔｏｕｒａｐｐｒｏａｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｖｉｖｉｄ３Ｄｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ，ａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅＧＩＳｓｐａｔｉａｌａｎａｌ－ｙｓｉｓｂｙａｓｓｉｓｔｉｎｇｗｉｔｈ３Ｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ２Ｄ＆３Ｄ；ＧＩＳａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ；ＶＲＥａｇｌｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔ０引言ＧＩＳ在我国经过近３０年的发展，理论和技术日趋成熟，应用已深入到测绘、土地、环境、电力、交通等诸多领域。

随着应用领域的不断扩展和深入，人们越来越多地要求从３维空间来观察和处理问题。

一种无缝集成的二三维联动WebGIS设计及实现郑国江;赵园春;李成名【摘要】传统二维GIS具有强大的空间查询、分析功能,而三维GIS具有很好的空间直观显示性.实现二三维GIS的联动与互操作,可以充分发挥二三维GIS各自的优点.本文提出了一种有效可行的解决方案,实现了具有实时联动漫游、缩放和信息标注等功能的WebGIS二三维联动系统.%Traditional two-dimension(2D) GIS has powerful function of spatial query and spatial analysis, while three-dimension (3D) GIS has outstanding performance of the spatially explicit visualization The combination and interoperability between 2D GIS and 3D GIS can give full play of their respective advantages. In this paper, an effective and feasible design resolution is introduced, and a 2D/3D combined WebGIS application with real-time associated roaming, zooming, and symbol plotting has been realized.【期刊名称】《遥感信息》【年(卷),期】2011(000)003【总页数】4页(P112-115)【关键词】二维GIS;三维GIS;系统联动【作者】郑国江;赵园春;李成名【作者单位】中国测绘科学研究院,北京100830;中国测绘科学研究院,北京100830;中国测绘科学研究院,北京100830【正文语种】中文【中图分类】P2081 前言地理信息系统(GIS)经过几十年的发展,理论和技术已经日趋成熟,其应用已经深入到国土、环保、电力、交通等多种领域,随着应用的不断深入,促使GIS在理论和技术上不断发展[1]。

6.全面的二三维一体化6.1.概述经过几十年的发展，GIS已经从只有少数专业人士才懂的应用系统，成为日益走向大众的专业软件。

如今的二维GIS已经渗透到社会的各行各业已经在政府生产和决策中起到了巨大的作用。

三维GIS相比二维GIS具有更加直观的优势，容易被更多的用户所接受。

当前的二维和三维GIS各具优势，人们常常希望在一个系统中能够同时包含二维和三维GIS的功能。

二维GIS拥有成熟的数据结构、多种多样的专题图和统计图、丰富的查询、强大的分析手段、成熟的业务处理流程等等，二维GIS已经成为建立三维GIS基础。

ArcGIS从数据、数据管理、可视化、空间分析、系统定制、服务发布等方面实现全面的二三一体化技术，使用ArcGIS构建三维GIS如同使用ArcGIS构建二维GIS一样的快捷、高效和强大。

6.2.数据一体化经过几十年的发展，目前GIS的用户大部分都积累了大量二维数据，包括影像、DEM、矢量等基础数据。

构建三维GIS可以充分利用这些基础，不用进行数据转换，可以直接将原来在二维中显示的数据加载到三维GIS。

以earth_1km.img数据为例，使用ArcMap 和ArcGlobe加载同一幅影像，如图6.2-1所示和6.2.-2所示：图6.2-1二维场景图6.2-1三维场景ArcGIS数据二三维一体化的优势：（1）原有二维数据无需进行格式转换，避免了准备两份数据，减少空间冗余，易于更新维护；（2）构建三维场景时，原有数据可以使用原二维数据高效的空间索引、影像金字塔、并且支持动态投影，减少再次数据处理时间，为高效运行提供了保障。

6.3.数据存储管理一体化传统基于文件与关系数据库混合的GIS数据库管理方式由于在数据安全性、多用户操作、网络共享及数据动态更新等方面已不能满足日益增长的需要。

现有的对象关系型数据库管理系统（ORDBMS）保留关系数据库优点的同时，也采纳了面向对象数据库设计的某些原理，具有将结构性的数据组织成某种特定数据类型的机制，这使得它不仅能够处理3D数据的复杂关系，也能将在逻辑上需要以整体对待的数据组织成一个对象，这为三维GIS的海量数据管理提供了一条切实可行的途径。

移动GIS二三维一体化数据模型的研究的开题报告一、开题背景随着移动互联网和物联网的快速发展，移动GIS技术应用越来越广泛，成为重要的社会信息化基础设施之一。

传统的GIS主要是基于平面地图的二维方式，随着3D建模技术的发展，3D地图成为GIS技术的重要发展方向。

这就要求开发基于移动设备的二三维一体化的GIS系统，以满足用户对不同维度数据的需求。

目前基于移动设备的GIS技术还存在着许多挑战，比如数据采集、数据存储、数据传输等方面都需要更加完善的技术支持。

在此背景下，研究移动GIS二三维一体化数据模型，有重要的理论和实践意义。

二、研究内容1. 移动GIS发展现状及问题分析2. 移动GIS二三维一体化技术原理研究3. 移动GIS二三维一体化数据模型设计，包括二三维空间关系的建立、数据类型定义、数据组织结构等方面。

4. 数据采集和存储技术的研究，包括位置信息采集、卫星图像数据的下载和转换等方面，同时也要考虑数据压缩和存储技术的优化。

5. 移动GIS二三维一体化系统开发，包括移动设备应用软件、服务端支持软件等方面的研究。

三、研究目标本次研究旨在构建基于移动设备的二三维一体化的GIS系统，并提出一种适合移动环境的数据模型，使得移动终端用户能够方便地获取和操作地图数据，进一步提升移动GIS的应用价值。

四、研究意义本研究的意义在于：1. 促进移动GIS技术在实际应用中的推广和发展，以满足社会信息化进程的需求。

2. 提高移动设备用户的地图应用体验，满足不同维度的数据查看和分析的需求。

3. 推动GIS的技术发展，以便进一步的GIS应用和研究。

五、研究方法本研究将采用文献研究、实证研究、建模等方法，分别在理论层面和实践层面进行系统化设计和分析，为移动GIS 二三维一体化数据模型的构建提供理论和技术支持。

六、进度安排2019年04月-2019年06月：文献研究和调研2019年07月-2019年09月：移动GIS二三维一体化数据模型设计和开发2019年10月-2019年12月：移动GIS二三维一体化系统开发2020年01月-2020年02月：系统测试和性能优化2020年03月-2020年04月：论文写作和答辩准备七、预期成果1. 移动GIS二三维一体化数据模型的设计和实现2. 基于移动设备的二三维一体化GIS系统的开发与实现3. 系统测试、性能优化和论文撰写4. 移动GIS二三维一体化技术实现等相关成果八、参考文献1. 沈祖聪. GIS基础与应用(第四版)[M]. 电子工业出版社,2016.2. 赵冬梅. 移动GIS的发展和应用[J]. 信息技术,2013.3. 肖蕴兴,刘强,马小鹏. 移动GIS开发技术研究[J]. 计算机工程与应用,2016.4. 梅慧, 徐伟茹, 汪迎, 戎颖, 王占涛, 赵鹏, 邢海峰. 基于3S技术的移动GIS系统设计研究[J].地理空间信息, 2019.5. Fan Xiulan, LinJing. Research of Mobile 3D GIS Application Based on Unity3D[J]. Journal of Software, 2018.。