三维地理信息系统技术综述(3)

时间:2009-02-06   来源:   网友评论:0   人气: 522 作者:

    不同类型数据的一体化管理;

    多尺度模型(LOD)的集成应用;

    从数据库到三维虚拟显示的快速转换,如必须只在当前的视线范围内选择物体(金字塔或是圆锥内)和动态装载等,都要求新的数据模型和有效的空间索引机制。

    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)虽然还不直接支持三维空间对象,但其在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。要满足三维GIS在线的各种实时应用(包括地理协同操作)需要,一方面要对多种类型多种尺度的三维数据进行精心的组织,以提供高效的数据检索机制;同时,还需要优化设计现有的各种数据库管理系统,以提供快速的数据动态存取服务。

    4、三维GIS的数据可视化技术

    视觉是理解空间最有用的感觉,因此三维GIS在很大程度上也依赖视觉表现提供更为丰富逼真(具有相片质感)的信息,各种用户结合自己相关的经验与理解就可以做出准确而快速的空间决策。特别的,三维可视化能使人们只有抽象概念而难以直接感知的空间现象现实化和直观化,比如剖析地下结构、反演不会重现的历史过程、推演未来发展、仿真复杂的时空现象(台风演进、洪水淹没、大气污染、核电站泄漏事故影响、噪声传播、温度和风场变化)等,由此能获得各种超越现实的空间感知经验。目前,大多数三维GIS的三维能力甚至被认为主要体现在三维可视化功能上,并且是区别于二维GIS最重要的特征之一。突出三维可视化功能的三维GIS在许多场合因此又被称为“虚拟现实GIS”、“三维可视化GIS”等等(Haklay , 2002;张生德和王磊,2001)。三维可视化越来越多地成为GIS(不仅是三维GIS)的终端表现形式,并且被认为是不同背景的用户进行空间信息交流和视觉分析与空间认知的有效媒介。游雄教授与万刚博士的“战场可视化与数字地图”一文则详细介绍了三维GIS在军事领域的应用——战场环境仿真。与传统二维GIS固定的视角或视点观察效果明显不同,当用户把视点放在三维空间(特别是透视投影空间)里时,不经意的旋转缩放和平移操作往往容易导致方位的迷失感,使得迅速定位产生困难。为了既能享受常规二维GIS地图表示优越的方位感,又能得到三维逼真显示的真实感和沉浸感,多视点的多模态可视化视图表示成为三维GIS最典型的界面特点。三维GIS基于数据库能提供多种形式的交互式三维动态可视化功能,比如,较宏观的飞越漫游能迅速把握整个空间分布包括地形特征和地物布局,较微观的穿行漫游则能准确分辨地形的微小变化和地物的明显特征,而且在运动中能及时更新可见的内容并根据距离远近以不同的细节或尺度进行表现。在计算机交互式图形处理中,实时动画往往要求每秒25-30帧的图形刷新频率,也就是说所有的建模、光照和绘制等处理任务必须在大约17微妙的时间内完成。所有这些对数据调度机制和图形绘制策略都提出了新的更高的要求。数据动态装载、图形渐进描绘、多重细节层次(LOD: Levels of Detail)和虚拟现实表现等因此成为三维GIS可视化的典型技术特征。

 

    网络技术、分布式计算技术和三维可视化技术的飞速发展,为分布式三维GIS技术的实现提供了契机。特别是随着各种小型化、便携式的移动计算与显示设备和无线技术的广泛使用,三维GIS的分布呈现出多样化的特点,并正为人们提供日益广泛的增强现实服务。现有分布式三维GIS主要体现在网上三维可视化方面,并且绝大多数都是基于VRML实现的。而采用Java3D和插件等技术由于支持服务器端的数据库管理与存取,因此在浏览器端可以实现在线空间查询和分析等操作。


 

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