三维可视化技术与GIS工程
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一、前言目前，科学可视化、计算机动画和虚拟现实技术蓬勃发展，并
成为计算机图形学领域的三大热门研究方向，它们的核心都是三维真实感图
形[1],也就是三维可视化技术。三维可视化技术是目前计算机技术和图像
图形学发展的热点之一，它是依靠视觉效果将数据所要表达的信息直观显示出来的一种最好的方法。传统的地理信息系统对实物的空间立体感表达就比
较抽象，将三维可视化技术引入GIS领域中可以动态地、形象地、多视角地、多层次地、如实逼真地描绘地球科学中的客观现象。如通常所见的地
形三维可视化、虚拟战场、数字社区和虚拟城市等。本文结合在GIS中的应
用介绍三维可视化开发的基本方法。
二、三维可视化GIS关键技术三维可视化技术可以简单的分解为三种技术的结合：可视化、三维和GIS。下面分析了可视化技术、虚拟现实、体视化技术、三维技术等关键技术。
1、可视化技术
可视化，也称为科学计算可视化(VisualizationinScientific
Computer),它是指运用计算机图形和图像处理技术，把科学数据转换成可视的、能帮助科学家理解的信息，并进行交互处理的理论、方法和技术。
GIS可视化技术是目前信息领
域中广泛应用的一项技术，它通过强大的、有效的地图系统将复杂的空间
和属性数抓以地理的形式进行描述，具有界面风格人性化设计，实现了文本、
图形和图像信息相结合的定位、查询、检索模式信息表达形象化、自观化操作简单便利等特点［2］。
2、虚拟现实
虚拟现实(VirtualReality)技术是一个由图像技术、传感
器技术、计算机技术、网络技术以及人机对话技术相结合的产物。它以计算
机技术为基础，利用高性能、高度集成的计算机硬、软件及各类先进的传感
器，去创造一个使参与者处于一个三维视觉、听觉和触觉的环境，具有完善
的交互作用能力、能帮助和启发进入虚拟境界的参与者的构思的
随着三维GIS技术的应用愈加普及，在智慧城市经济发展，市场监管，社会治理，公共服务，环境保护等行业领域利用三维可视化技术GIS+BIM模型优越的可视化3D空间展现能力，以三维模型为载体，将各种零碎、分散、割裂的信息数据，以及建筑运维阶段所需的各种机电设备、物业管理、安全管理参数进行一体化整合的同时，进一步引入建筑的日常设备运维管理功能，形成基于BIM的建筑空间与设备运维、安全监控、品质管理的能力。
广州千越飞鸿科技有限公司 结合实际运维管理的需求，基于GIS+BIM大数据的智能化建筑运维管理系统应运而生。智能化建筑管理平台借助于3DGIS、BIM、物联网等信息技术，将智能化、机电、安全、品质、资产、物业管理、节能管理、对外展示等多角度的系统与建筑三维模型及管理需求进行一体化整合。最终建设目标通过对各系统的集成统一，建立建筑主题数据库，为智慧园区提供可靠的设备运维分析、安全管理监控、品质运管理、资产信息化管理、物业管理服务、节能管理、信息化决策等一系列专业性服务。
( 1) 地图浏览
地图浏览是 GIS 的最基本功能，它包括地图的漫游、放大、缩小和全图查看等详细功能。为增加系统的可操作性，地图的放大缩小还提供了鼠标滚动支持，当使用 3D 及以上的鼠标时，滚动鼠标滚轮，根据滚轮的滚动方向，地图会随着放大或缩小。鼠标形状能形象生动地表示当前的工具，譬如当前工具为放大地图时，鼠标形状则变为一放大镜，用户会非常乐意看到鼠标的这种变形。系统提供了图中图 ( 又称鹰眼) 功能，以方便当用户将地图放大到很大视野时的定位。用户可以通过图层设置对话框来设置图层的可见状态、可选择状态和自动标注状态，还可以自己配置地图的背景色，选择是否显示地图标题以及是否支持鼠标滚动的放大缩小功能。
图 7. 4 系统网络拓扑图
距离测量也是一个很实用的功能，由于地图一直可以放大缩小，用户对地图上任意两点之间没有距离感。系统有针对性地提供了任意两点间的距离测量功能。假使地图上只有空间数据而没有与这些空间数据相对应的文字说明和注释，这样的地图是不适合查看的。所以，系统还提供了专门的标注工具以及让整个地图全部自动标注的功能。
( 2) 地图编辑
在系统的使用过程中，随着矿山生产的进行，系统的数据肯定要随着更新。系统提供了对地图的编辑功能，包括对空间图形数据的编辑和对后台属性数据的修改。用户可以很方便地新增、修改、删除或合并地图图元，以及编辑图元的属性信息。系统还提供了单步回撤功能，支持对上一步空间数据编辑的撤销。
( 3) 图属互访
图属互访指空间数据 ( 又称图形数据) 与属性数据的相互查询。GIS 相比 MIS ( 管理信息系统) 系统和机助制图系统 ( 譬如 AutoCAD) 的优越性就在于它将空间数据和属性数据进行了良好的关联，而在 GIS 中，空间数据和属性数据的互访也就成为非常重要的环节。在系统中，双击地图上某图元，即可查看其属性信息。而通过属性信息名称的匹配，也可以快速地在地图上定位图元，支持模糊查询。
( 4) 统计报表
系统能对有关数据进行统计，生成统计报表。统计结果包括评价过程中输入的各种评分值及最终产生的评价结果。
( 5) 地图输出
某些时候用户需要将当前的地图窗口内容输出，以方便查看地图某局部放大后的内容。地图的输出包括空间数据的输出和属性数据的输出。系统支持将空间地图数据输出为常见的位图格式 ( bmp) ，支持地图打印，输出内容为当前地图窗口的地图。系统支持将属性数据输出到 Microsoft Excel，以执行进一步的操作。
( 6) 评价功能
通过上述矿山安全评价信息系统来实现系统的评价功能，并利用评价结果将两个子系统连接起来，形成一个矿山安全评价地理信息系统。
( 7) 评价结果管理、报表生成打印
评价结果可以进行分析统计，并自动产生报表，用户可以导出或者打印这些报表。