三维GIS的定义
从不同的角度出发,GIS有三种定义:①基于工具箱的定义,认为GIS是一个从现实世界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具**;②数据库定义,认为GIS是一个数据库系统,在数据库里的大多数数据能被索引和操作,以回答各种各样的问题;③基于组织机构的定义,认为GIS是一个功能**,能够存贮、检索、操作和显示地理数据,是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织结构,提供解决环境问题的各种决策支持。基于工具箱的定义强调对地理数据的各种操作,基于数据库的定义强调用来处理空间数据的数据组织的差异,而基于组织的定义强调机构和人在处理空间信息上的作用,而不是他们需要的工具的作用。
TURNER认为“Geographical Information System”主要用来区分纯粹的二维GIS与三维GIS[2],为强调在三维任务如地质或地貌应用上的扩展,人们创造了术语“Geoscientific Information System”(GSIS)[28]。后来这个词被修改为一个缩写形式“Geo-Information System”(GIS)[24][28]。为区分三维GIS与现今世界上比较成熟的流行的各种二维商业GIS,这里倾向于BREUNIG的观点[28],用GIS指代“Geo-Information System”,认为三维GIS是布满整个三维空间的GIS,与传统的基于平面的二维GIS或2.5维GIS明显不同,尤其体现在空间位置与拓扑关系的描述及空间分析的伸展方向上。
三维GIS加上时间维方面的处理即为四维GIS。
2.2 三维GIS的特点
在三维GIS中,空间目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义,它与二维GIS中定义在二维平面上的目标具有完全不同的性质。在目前二维GIS中已存在的0,1,2维空间要素必须进行三维扩展,在几何表示中增加三维信息,同时增加三维要素来表示体目标[9]。空间目标通过三维坐标定义使得空间关系也不同于二维GIS,其复杂程度更高。二维GIS对于平面空间的有限-互斥-完整划分是基于面的划分,三维GIS对于三维空间的有限-互斥-完整划分则是基于体的划分,因而,通过分析基于(单一)体划分的三维矢量结构GIS几何成分之间的拓扑关系,李青元提出五组简化的拓扑关系[37]。三维GIS的可视表现也比二维GIS复杂得多,以致于出现了专门的三维可视化理论、算法和系统。
总起来说,与二维GIS相比,三维GIS对客观世界的表达能给人以更真实的感受,它以立体造型技术给用户展现地理空间现象,不仅能够表达空间对象间的平面关系,而且能描述和表达它们之间的垂向关系;另外对空间对象进行三维空间分析和操作也是三维GIS特有的功能。而与CAD及各种科学计算可视化软件相比,它具有独特的管理复杂空间对象能力及空间分析的能力。三维空间数据库是三维GIS的核心,三维空间分析则是其独有的能力。与功能增强相对应的是,三维GIS的理论研究和系统建设工作比二维GIS也更加复杂。
三维GIS的功能
RHIND基于二维GIS的发展状况提出了三维GIS可能包括的十项功能:数据采集和检验有效性;数据结构化和转化为新的结构(包括创建拓扑关系和从一种拓扑关系转化为另一种拓扑关系);各种变化(平移、旋转、比例、剪切(shear));选择;布尔操作(交、并差、或及切割断面、开隧道(tunneling)、建筑building);计算(体积、表面积、中心、距离、方向);分析;可视化;系统管理[23]。KELK为三维地学模拟提出过14项功能[24]:1)从其它系统中引进数据和部分分析功能;2)保存和操作真三维坐标数据;3)无原始坐标信息损失地变化方向;4)保存和显示地理对象内部组分的信息;5)能够方便地进行交互式修改,可针对地理对象及其数据库;6)允许满足不同数据模型要求的模型重建;7)将断层等特征作为事件考虑,允许它们影响地学对象;8)处理大的比例尺差异;9)处理内部流体运动和其它时间方面的事件;10)和其它定量公式交互;11)允许局部细节和更广的软中心(soft-focus)图片显示;12)视觉上使用户满意;13)分析各种建模趋势、模式及与其它GIS模块的联系;14)在主要的数据库中存贮模型和导出报表。
该贴已经同步到 小奋青的微博 |