三維GIS技術應用

背景：

以二三維一體化GIS技術為基礎框架，進一步拓展二三維一體化數據模型，融合傾斜攝影、BIM、激光點云等多源異構數據，推動三維GIS實現室外室內一體化、宏觀微觀一體化與空天/地表/地下一體化，賦能全空間的三維GIS應用。

為推動三維數據的共享與標準化，聯合產業鏈上下游共同制定開放的三維空間數據規范 Spatial 3D Model(S3M)。

集成 WebGL、虛擬現實（VR）、增強現實（AR）、3D打印等IT新技術，帶來更真實、更便捷的三維體驗。

新一代三維GIS技術體系：

三維GIS全面支持Linux
三維數據存儲、分析、可視化與服務發布均支持Linux
全新連續空間的三維數據模型及其分析
支持不規則四面體網格和體元柵格，用于表達礦床和各種三維場（后者如無線通訊場、溫度場、風場等）
支持從三維點集到不規則四面體網格構建
支持從不規則四面體網格插值到體元柵格
支持體元柵格的代數運算
支持降維計算，獲取任意剖面
支持分層設色可視化表達
支持離散空間三維數據模型的分析與計算
增強三維體對象的空間關系判斷、空間運算與空間分析
支持三維點、線、面、體構建三維緩沖區
日照分析、可視域分析和天際線分析的結果可輸出三維體對象
三維地理設計引擎(3D Designer)
支持構建城市設計規則
支持三維規則建模
多源異構三維數據融合、處理
支持對傾斜攝影、TIN地形和BIM等數據的構建、運算和處理
支持三維模型數據的批量編輯
支持三維數據基于同名控制點坐標配準
支持 SKP、DWG、Geo3DML 等三維數據格式
全面支持BIM
支持直接讀取 Revit 數據，實現與 Revit 軟件的快速協同
無損接入 Revit、Bentley、CATIA（V5/V6）數據
無損接入 AutoCAD Civil 3D 數據
無損接入 BIM 交換標準 IFC 數據
支持將 BIM 數據發布為 S3M 并以服務方式發布
提供全功能三維“零客戶端”
支持海量、多源、異構三維數據
支持實時動態數據
支持場數據圖層，支持 NetCDF 格式
支持全功能三維空間分析
支持基于面、四邊形和立方盒的裁剪能力
支持泛光、景深、掃描線等特效
支持動態標繪能力
支持對接服務端三維空間查詢、三維運算與分析功能
支持對接 RTSP 視頻流標準
支持開放的三維數據規范Spatial 3D Model(S3M)

GIS空間數據模型：

空間數據模型是地理信息系統對現實世界地理空間實體、現象，以及它們之間相互關系的認識和理解，是現實世界在計算機中的抽象與表達。
GIS空間數據模型從概念上可以分為三類：第一類是對象模型，用來描述離散空間的要素；第二類是網絡模型，用來描述對象之間的連接關系；第三類是場模型，用來描述空間中連續分布的現象或者要素，如下圖所示。

在三個類別的空間數據模型中，對象模型已經完成了升維，從早期的二維的點、線、面到三維的點、線、面，再到三維體對象，我們使用高精度、拓撲閉合的三角網定義三維體對象模型，并定義了拓撲閉合的布爾運算，通過交、并、差等布爾運算后仍然是三維體對象模型。三維體對象模型不僅可以表示真實的建筑物體，還可以表示抽象的分析結果。GIS要從室外走向室內，室內數據需要BIM來解決。BIM的城市模型不是一張皮的表面模型，它是體對象，三維體對象模型就可以表達這樣的地面建筑，如下圖所示。

網絡模型也已經完成了升維，從二維的網絡拓撲升維到三維的網絡拓撲，最典型的應用場景就是地下三維管線。三維的地下管線不僅僅是為了渲染出來看，更多的是用來分析，比如一個地方爆管了，要知道關閉哪些閥門，哪些管線受到了影響，有了三維的拓撲關系，才能做這樣的網絡分析。

第三類數據模型是表示非均質、連續空間現象的場模型，大眾熟知的有不規則三角網（TIN）和柵格數據模型（Grid），如下圖所示。

超圖對新一代三維GIS技術體系做了全面升維：
首先，超圖對數據模型做了全面升維，從二維點、線、面升維到三維點、線、面、體，從二維網絡升維到三維網絡，從不規則三角網（TIN）升維到不規則四面體網格（TIM），從柵格升維到體元柵格；

在數據模型基礎上，超圖形成了完整的二三維一體化GIS技術體系，并且融合了多元的三維GIS數據，除了傳統的三維GIS數據，還融合了傾斜攝影、激光點云、BIM、三維場等新興的三維數據；

在IT技術方面，超圖融合IT新技術，升維三維GIS交互與體驗，基于WebGL技術實現了全功能的“零客戶端”三維產品。在支持VR的基礎上，增加了對AR的支持；

基于新一代三維GIS的技術，我們可以更方便地構建三維GIS應用。除了GIS技術創新外，IT技術、多元數據的發展、市場的應用等，都在推動三維GIS發展。目前，三維GIS已經從低谷期走到復蘇期，即將走向成熟期。因此，三維GIS技術和理論都需要更多的創新來推動其發展。超圖也愿意和上下游的合作伙伴一道，推動三維GIS從復蘇期走向成熟期。

VR/AR技術的發展，讓三維GIS變得前所未有的真實。SuperMap早期版本已經支持了HTC、Oculus VR頭盔，雖然能給我們帶來沉浸式的三維體驗，但是安裝設備步驟繁瑣，而且還需要一臺高配的個人電腦。

總結：

在移動聯網時代，VR一體機的出現解決了這一問題。SuperMap GIS 9D(2019)版本支持VR一體機設備，為用戶實現觸手可得、身臨其境的全新視覺體驗。我們可以把數字化的BIM投到任何場景中，還可以投到施工現場，把設計方案和真正的施工現場做一個比對，及時發現問題并修正。AR與BIM、GIS結合還可以碰撞出更多的火花，產生更多的應用。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的三维GIS技术应用的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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