三維 GIS以何優勢來(lái)助力智慧城(chéng)市的(de)建設？

發布日期：2019-04-08 23:35 浏覽量：8749

三維 GIS 技術是在 GIS 的(de)基礎上，将二維地圖轉換爲三維地圖的(de)一種技術。該技術擁有GIS技術的(de)地圖功能，還(hái)能更加明(míng)顯的(de)，更加具體的(de)體現現場(chǎng)的(de)實際情況，給人(rén)們展現了(le)一個(gè)全方位的(de)地圖結構。

一、三維 GIS 的(de)關鍵技術

1、真三維 GIS 數據模拟

三維 GIS 的(de)基礎一般是三維空間數據模型，該模型在很大(dà)程度上也(yě)決定了(le)三維 GIS 系統能力。傳統的(de)三維空間數據模型是針對(duì)特定領域和(hé)專業來(lái)建設的(de)，像地質模型，礦山模型等等。這(zhè)些模型的(de)缺點是數據單一，無法表達多(duō)源異構數據等，所以就使得(de)三維GIS技術在實際應用(yòng)上效率很低。

故而，傳統的(de)三維 GIS 技術已然無法滿足日常所需了(le)，但真三維 GIS 技術，就針對(duì)這(zhè)些問題統一了(le)空間的(de)基準和(hé)數據結構，以及多(duō)層次的(de)語義和(hé)拓樸關系，實現了(le)建築道路等設施及其部件級别的(de)物(wù)理(lǐ)性能和(hé)功能語義的(de)轉換，進而達到了(le)室内室外定位的(de)無縫轉接，從而達到了(le)将複雜(zá)三維地理(lǐ)環境劃分(fēn)爲三個(gè)層次，即地形表面層次，地上下(xià)立體空間層次和(hé)建築物(wù)三維内部空間層次。

其具體内容爲：

（1）以 2.5D 的(de)地表空間管理(lǐ)形式展現地形表面的(de)層次，并且确保整個(gè)區(qū)域的(de)地形表面空間層次都是合理(lǐ)的(de)空間劃分(fēn)。

（2）三維空間，在基于基本的(de)立體層次的(de)情況下(xià)，決定了(le)地上下(xià)的(de)立體層次，進而化(huà)抽象爲圖像，簡單直觀的(de)展現了(le)三維空間層面的(de)對(duì)象精準表達。

（3）結合建築結構的(de)語義關系，進一步詳細劃分(fēn)内部空間層次，進而确定建築物(wù)三維内部空間層次，從而建立完整的(de)三維内部空間。

2、精确高(gāo)效的(de)三維 GIS 集成建模

在 2010 年，“城(chéng)市三維建模技術規範”被國家住房(fáng)和(hé)城(chéng)鄉建設部頒布了(le)，不僅在城(chéng)市規劃設計方面要求做(zuò)到統一，還(hái)在管理(lǐ)等方面提出了(le)新的(de)要求。在 2012 年，三維模型的(de)數據生産、産品以及數據庫被國家測繪地理(lǐ)信息局面向基礎地理(lǐ)信息頒布了(le)，進而模型的(de)類型、内容以及模型數據的(de)采集制作等内容得(de)到确定。

近幾年來(lái)，随著(zhe)一大(dà)批高(gāo)新技術在進度和(hé)速度方面得(de)到了(le)飛(fēi)速提高(gāo)，研究的(de)對(duì)象大(dà)多(duō)是地和(hé)物(wù)的(de)三維自動重建，再根據相關的(de)分(fēn)辨率、進度等，已使得(de)可(kě)供選擇的(de)方案變多(duō)，再加上獲取技術的(de)成熟與規範，使得(de)三維 GIS 在進行普及時(shí)有了(le)保障。但是，由于各個(gè)地區(qū)的(de)環境不同，三維建模技術的(de)方式方法也(yě)是各不一樣的(de)，需要根據現有的(de)地圖，或高(gāo)分(fēn)辨率的(de)影(yǐng)像進行自動建模，另一方面，再結合人(rén)工交互式的(de)建模方式，集成建模已經成爲日後發展的(de)新方向。

3、大(dà)規模三維 GIS 數據的(de)高(gāo)效組織管理(lǐ)模式

目前，大(dà)量的(de)二維 GIS 數據的(de)地形景觀數據的(de)組織管理(lǐ)技術已經很成熟且高(gāo)效，在很大(dà)程度上促進了(le)虛拟地球的(de)應用(yòng)服務性。然而，三維 GIS 仍然存在難題，比如，如何高(gāo)效的(de)一體化(huà)的(de)組織和(hé)管理(lǐ)複雜(zá)不均勻的(de)地上地下(xià)室内室外的(de)三維空間模型數據。

三維 GIS 數據在高(gāo)效組織管理(lǐ)上的(de)難題從兩個(gè)方面來(lái)說：一是由于三維 GIS 數據太過龐大(dà)且抽象形狀各異，甚至空間分(fēn)布稀疏不均勻，進而導緻了(le)數據動态存取難的(de)問題。另一方面，在三維空間數據分(fēn)析和(hé)實時(shí)可(kě)視化(huà)的(de)應用(yòng)過程中，其應用(yòng)過程越來(lái)越複雜(zá)，進而導緻了(le)空間數據操作的(de)難題。

4、高(gāo)性能三維可(kě)視化(huà)分(fēn)析

對(duì)于普羅大(dà)衆而言，其可(kě)視化(huà)主要表現出的(de)就應該是平滑流暢、逼真高(gāo)效，這(zhè)實則也(yě)是三維 GIS 的(de)一項基本。在實際情況中，三維 GIS 和(hé)二維 GIS 的(de)明(míng)顯區(qū)别就在于真實感的(de)不同，三維 GIS更有身臨其境的(de)感覺，在某種程度上來(lái)說，這(zhè)也(yě)就很好的(de)促進三維 GIS 技術的(de)應用(yòng)。

同時(shí)，在人(rén)機交互響應時(shí)，低延遲和(hé)穩定的(de)圖像質量方面也(yě)得(de)到了(le)強調，從而構建出了(le)更加逼真的(de)場(chǎng)景效果。然而，在整個(gè)城(chéng)市範圍内，地上下(xià)，室内外，就立體空間的(de)複雜(zá)場(chǎng)景來(lái)說，其大(dà)量的(de)數據以及不均勻的(de)數據，還(hái)是導緻了(le)三維 GIS 技術很難達到預期的(de)效果。其中，尤其是但從室外進入室内，随著(zhe)精細度的(de)不斷提高(gāo)，其數據也(yě)量也(yě)會不斷增加，進而這(zhè)也(yě)就導緻了(le)圖像實時(shí)繪制工作量的(de)增加。

二、實時(shí)三維 GIS 在智慧城(chéng)市中的(de)作用(yòng)

所謂智慧，主要指的(de)是人(rén)對(duì)某種行爲和(hé)事件的(de)認識，并對(duì)某些其他(tā)人(rén)、物(wù)、事的(de)聯系性認識。而所謂智慧城(chéng)市，即知道的(de)信息越多(duō)而越聰明(míng)。其中，這(zhè)些信息是與人(rén)的(de)智慧有所不同的(de)，而又是密不可(kě)分(fēn)的(de)。其主要包括人(rén)、物(wù)、事，但這(zhè)些信息是可(kě)計算(suàn)，可(kě)推理(lǐ)的(de)，甚至可(kě)以全息感知。在物(wù)聯網和(hé)傳感網等承載下(xià)，城(chéng)市運行又急切需要一個(gè)可(kě)以真實感強的(de)實時(shí)三維 GIS，進而，實時(shí)三維 GIS 自然而然的(de)就成了(le)新一代 GIS 的(de)标志。

近年來(lái)，新一代的(de) GIS 已經慢(màn)慢(màn)的(de)向著(zhe) VGE 的(de)方向發展了(le)，而在 VGE 中，現實世界中的(de)動态信息獲取，處理(lǐ)和(hé)共享已然成了(le)一個(gè)活躍的(de)信息鏈路，不僅将數字世界與現實世界進行了(le)緊密聯系，還(hái)給人(rén)們提供一個(gè)與真實生活不可(kě)分(fēn)割的(de)工作空間。其中，這(zhè)裏空間主要有曆史、未來(lái)和(hé)現實的(de)集合數據環境，在動态數據的(de)作用(yòng)下(xià)，全程可(kě)以控制的(de)地理(lǐ)過程建模和(hé)仿真環境等。

衆覽上文，就智慧城(chéng)市而言，是将智慧城(chéng)市和(hé)真實城(chéng)市環境以及虛拟城(chéng)市環境融合協同的(de)一種方式，而三維 GIS 則作爲紐帶，提供了(le)技術方法的(de)支撐，日前也(yě)正成爲國家政府，人(rén)們群衆關注的(de)焦點。但是，目前的(de)三維 GIS 技術在實際應用(yòng)中仍然面臨著(zhe)巨大(dà)的(de)挑戰，爲了(le)更加有效的(de)支撐智慧城(chéng)市的(de)建設和(hé)城(chéng)市安全，就需要著(zhe)重對(duì)三維 GIS 的(de)數據模型，數據結構，數據組織和(hé)數據管理(lǐ)，可(kě)視化(huà)空間等方面提出新的(de)概念框架，并尋找更有效的(de)改進方法和(hé)學習(xí)更加先進有效的(de)技術，從而實現智慧城(chéng)市的(de)建設。