地理信息可视化的意义

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地理信息可视化的意义范文第1篇

关键词：三维GIS；工程测量； 应用

1、 三维GIS技术概述

1．1三维GIS技术的定义

GIS技术主要有三种定义：一是基于工具箱的角度，认为GIS技术是一个由现实世界中采集、转换、显示、存储空间数据的工具集合；二是基于数据库的角度，将GIS认定为一个数据库系统，并且在数据库中的大多数据都可以作或索引，能回答各种各样的问题；三是基于组织机构的角度，认为GIS技术是一个集合多种功能，如检索、存储、操作及地理数据显示的组织机构，可解决各种环境问题。有关三维地理信息系统（3D GIS）主要是对区域空间内的对象实现三位描述并分析的GIS系统。

1．2三维GIS技术的特点

在三维GIS技术中，可通过X、Y、Z三个坐标轴来定义空间目标，且与二维GIS的平面目标有完全不同的区别。空间目标经过三维坐标定义，具有更复杂的意义。二维GIS在平面空间中实现“有限―互斥―完整划分”是以“面”为单位，在三维空间中则以“体”为单位。另外，三维GIS技术的可视功能比二维GIS更为复杂，因此出现很多关于三维可视化的专业理论、算法及系统。总体而言，三维GIS技术在客观世界的表达更能体现出真实感受，以立体造型技术将地理空间现象呈现在客户面前，既能表现空间对象的平面关系，也能描述并表达垂直关系。另外，对空间对象的三维空间分析与操作也是三维GIS技术的特有技能，与CAD等计算机可视化软件相比，它具备独特的管理对象能力与空间分析能力。三维空间数据库作为三维GIS技术的核心，三维空间分析更具独特能力。与功能的增加相对应的是，三维GIS技术的专业理论研究也比二维GIS技术更复杂。

2、 三维空间数据的获取

目前三维GIS技术在工程测量中的主要特征即集成实时化、数字化、智能化、动态化、一体化。具体的获取数据方法可分为两大类：一是点方式数据获取技术，主要利用全站仪器、天文大地测量、GPS接收机等常规的测量方法，以及激光雷达等技术实现逐点、逐面采集空间坐标与属性的方式；二是面状方式数据获取技术。主要利用航空遥感获得大面积影像记录，并从中提取物理与几何特性。

有关三维空间数据的采集与更新，传统的测量方法存在一定局限性。如遥感或者航空摄影等方式测量建筑物时，虽然能获得目标的纹理特征、空间信息等，但是主要是获得建筑顶面信息，却无法获得建筑物的纹理数据及集合数据；地面摄影测量则只能获得建筑物立面的相关信息；通过激光扫描系统能获得距离感较好的场景式三维描述，但是获得数据的噪音大，很难形成信息与拓扑关系的提取。不同的获取数据手段方式之间大多具有互补性，因此可利用多传感器获得更多的源数据，并通过融合方式建立3D模型，这也是当前研究的热点话题，不同传感器的组合方式能够获得不同的空间数据采集系统。

其中最具代表性的研究成果主要有：根据地面的摄影测量与航空测量组合获得3D空间数据；通过“地图、激光扫描、地面摄影”组合方式，从平面图及空中激光扫描的数字表面模型（DSM）中获取三维信息；利用专业建模工具，如3Dmax、OpenGL、AutoCAD、VRML等建立起三维模型，并将CCD中获得的信息粘贴或者镶嵌到立体模型中，形成逼真的数字景观图；通过CSG方法实现真3D模型，并利用3s技术等构成集成的地面车载或者机载数据系统；通过AutoCAD建立起几何模型，并对模型实行真实的相片纹理映射，以生成真3D模型，再从地面摄影中获得纹理信息。

3、 三维GIS技术在工程测量中的有效应用

地理信息数据作为比一般事务数据更复杂的内容，除了具备基本事务数据的属性外，还具备独立的属性即空间定位。因此，地理信息数据是以空间参考为依据，通过定点、定线及定面等方式与地球表面建立联系的空间信息。

3．1地理数据的获得

地理数据的测量最基本内容就是屏幕显示地理数据，也就是用户选择视觉变量（色彩、尺寸、纹理）的前提下，实现全要素显示、分区显示、分图层显示等。但是这种表示不同属性地理数据大多以色彩、尺寸及纹理的不同来区分，不能达到形象的效果。因此，数据符号是三维GIS测量的重要方面，利用工具软件实现强大的地理数据符号化功能，并加以图例说明，这样就可将地理数据活灵活现地搬上屏幕，实现地理数据的可视化。另外，将屏幕地图上标好注记，就能获得简单的电子地图，电子地图是三维GIS技术进行工程测量的产品之一。

3．2可视化的科学计算

将各种各样经过处理的模型进行分级分类数据，并将统计数据以专题图的方式表现出来。例如以不同的色彩或者纹理来显示分类图；以同一个色相中的不同饱和度表现分级图；以直方图、圆饼图等体现统计的数据等。科学的计算可视化数据可充分表达人们对信息的深入理解。

3．3查询地理信息

主要通过对地理信息语言的查询，能够实现对数据库中内容或相关图标等进行直观化、形象化的操作查询，也就是说查询结果中既包括数据，也包括与之相关的文字、表格及图形。

3．4地理信息的三维可视化体现

三维仿真地图主要通过仿真技术，以三维立体形式直观表现空间现象信息，让用户体验到真实环境的感觉。因此，三维GIS技术是地理信息可视化的主要潜力产品形式之一。另外，通过多媒体技术和可视化相结合，能有效改善传统的地理信息仅通过文本、表格、图形等方式表达并传输空间信息的单一方法，而是以文本、图像、图形、动画、声音及视频一体化的多媒体空间表现内容，极大丰富了地理信息的可视化形式。

3．5空间分析结果的描述

三维GIS技术的空间分析包括网络分析、地形分析、缓冲区分析及叠加分析。通过可视化技术的应用，可以将地理现象的空间分析结果更形象、更直观地表达出来。例如以通视分析方法对地形进行测量，可通过间断或者连续的线段来表示地表中的通视或者不通视。即使时间或者空间发生了改变，例如在不同时间、不同图幅中任一要素的缓冲区等，都可以通过三维GIS技术方式描述。

地理信息可视化的意义范文第2篇

【关键词】三维；GIS；问题；探讨

中图分类号：O343文献标识码： A

一、前言

人类在改善技术方面是一直没有止境的，目前三维GIS技术已经在地球信息系统方面得到了广泛的运用，在城市规划以及在气象的预报，甚至在军事方面是有非常广泛的运用，因此三维GIS技术到底是什么，在实际的使用过程中有什么特点无疑是很多人非常关心的问题。

二、三维GIS的行业应用

目前三维GIS在诸多行业中获得了广泛运用，如城市规划、城乡建设、国土资源、地理国情监测、环境气象、通讯行业、综合应急、军事仿真、旅游展示等。现就三维GIS在以下几个方面的行业应用进行探讨。

1、城市规划在城市发展中要求高瞻远瞩，因此一直是三维可视化技术应用的主要领域。城市规划在城市发展中要求高瞻远瞩，因此一直是三维可视化技术应用的主要领域。有效提高规划编制的工作效率。三维GIS可以集成多源规划数据，拥有大量三维模型、纹理、遥感航摄影像，具有海量信息，从而减少踏勘的工作量和成本，提高了工作效率。缩短建设项目的审查周期。在三维GIS中，展示待审查项目的相关信息，如建筑物的密度、高度、风格、协调性等，并实时对建设目标进行参数化修改与调整，立即展示审查意见，最终得出科学的审查结论。

2、城乡建设管理

计算建设项目挖填方量。在建设项目设计中，根据三维GIS中建立的数字高程模型（DEM）和设计高，计算挖方量和填方量，经多次模拟计算，可求得挖填方平衡的最佳设计高。提高道路设计效率。输入各种设计参数，如行车道、隔离带、路缘、人行道、边坡、附属物等要素尺寸，使道路按设计高与DEM上融合，并计算建设时的挖方量和填方量，提高道路设计效率。快速实现水利工程的前期选址和灾害评估。结合水动力水文模型，对淹没损失和水利工程前期选址的科学性等进行空间分析，从而合理确定移民安置范围、科学评估淹没地区生态环境等。

3、国土资源、国情监测管理

借助三维GIS技术，建立国土三维信息系统，实现国土资源、地理国情的高效、准确和科学管理。在三维场景中能够实现一系列有关地理信息系统和图形的操作，如漫游、查询、量测等，实现空间地理信息服务可视化，保障国土资源管理的有序发展。 在三维GIS中，模拟三维地质构造形态、岩石内部结构等分布状况，展示矿山地质环境现状、矿产资源遥感调查和监测等数据，并实现查询、分析、统计，进而实现矿产资源储量计算，有效监测矿产资源。依托三维GIS平台，可以多维多时态展示道路交通、水系信息、植被覆盖、滑坡等信息，进而分析地形地貌、道路密度、城镇建设、人口密度、建筑用地适宜性、土地利用和土地覆盖变化等，实现开发利用地理信息资源、加强应急保障、国情监测的目的。

4、环境、气象管理

三维GIS能够展示出多层次的复杂环境情况，涵盖地下到空中，如对大气成分、气压、气流以及空气质量在不同高度时的变化情况，空气中的污染物受风流影响迁移情况，地面或地下的污染物受水流影响迁移情况。通过分析技术，展示气象及环境的发展规律，并进行预测，有效地进行环境管理，将天气系统的演变情况以及未来的趋势更好地展示给公众。

5、通讯行业管理

在三维GIS平台中，通过对通信业各种资源的有效展示，并实现基于GIS的网络规划预算、工程设计、工程项目管理、资产统计分析、市场分析及预测、通信线路运行检查和实时监控等功能，有利于实现资源的统一管理、迅速准确地进行滚动规划研究、动态地查询网络运行情况、提高通信企业的客户服务质量。

6、公安、消防、水利应急管理

三维GIS技术也可以在公安系统中发挥作用。运用摄像头等设备实时监控、监听警情，把握治安状况，提升工作效率。建立消防地理信息管理数据与三维GIS的关联关系，可以有效提高处警效率。例如，在郊区森林防火方面，展示山势、道路走向，根据系统分析功能，模拟火势发展及影响面域，从而快速灭火；市中心部分区域，可以分析最近消防警力、消防水源，实现有效灭火，减少社会损失。建立交互式的三维管理调度系统，配合防汛防洪预警系统，实现水利应急管理。制定、修改、维护、更新防汛预案，提供决策支持平台更加直观的做好防汛减灾工作。

7、军事培训演练

在军事领域，三维GIS技术也得到了广泛应用。对军事学而言，建设可靠的三维地形地貌平台系统至关重要。此外，还可以依据实际需求，构建军事演练的虚拟现实平台，方便进行单项演练，同时也支持大型的综合演练，为作战机动车和人员配置专业的GPS定位系统，依靠三维GIS技术进行实施跟踪和定位，确保观察效果，降低军事培训和演练的成本，节约人力物力。

8、三维旅游展示管理

旅游景区拥有独特且丰富的人文资源、自然风光，将互联网信息技术和三维GIS技术引入其中，建立多功能互动式旅游服务平台，将旅游资源特色全面展现出来，除了推介旅游产品、展示景区风貌以外，还能实现品牌效应，使景区的对外形象得到提升。

三、三维GIS技术在我国电力行业中具体分析

三维可视化是一种利用计算机技术，再现三维世界中的物体，并能够表示三维物体的复杂信息，使其具有实时交互的能力的一种可视化技术，是对现实世界的真实再现[2]。三维可视化技术始于20世纪80年代后期，但由于受到计算机硬件条件（如内存小、速度慢等的限制，该技术的应用受到了一定制约。20世纪90年代中期以后，三维可视化技术才日趋成熟。由于人们对三维信息的需求与日俱增，三维可视化技术方兴未艾，已经广泛应用于社会生活的各个领域。交互的三维可视化在学科与产业中日益成为一个主流技术，它完善了地理信息系统空间分析处理能力并拓展了地理信息的表现形式，而且它是实现地理信息系统与人的交互的窗口和工具，所以三维可视化可以动态地、形象地、多视角地、多层次地描绘地球科学中的客观现象。

三维可视化的发展，缩短了现实世界和计算机虚拟世界的差距，其对三维现实世界的可视化是以GIS为前提的。三维GIS能以其真实可视化效果生动地再现现实景观，直观地表达智能变电站中设备同周围地理环境在空间上的相互关系，并将各种巡检信息综合起来，实现在变电站的统一、规范、精细化管理。

随着变电站的增加，传统的以文字加图片描述对站内设备进行管理的方式由于信息表现的不足，越来越不适应电网建设的需要。例如文字和图片无法表现变电站内部各种设备的空间位置关系[5]。将三维GIS技术应用到智能变电站巡检中，采用三维GIS技术对变电站场景进行高仿真建模，从而在系统中真实呈现变电站场景，为业务人员提供设备异常预警、智能巡检等功能，为变电站的日常运维工作提供支撑。

我们将三维GIS技术应用到智能变电站巡检中，通过自定义常用巡检路线，集成设备帐台数据、历史缺陷数据、自动化系统监测数据、监控系统视频监测数据等，结合三维仿真场景的设备空间数据，提供第一人称、第三人称漫游方式，在高仿真三维场景中进行自动巡检，并结合双屏场景及数据输出，全方位展示巡检，最终实现实时远程巡视。

将三维GIS用于智能变电站巡检中是建设智能电网的需要，也是经济社会发展的需要。通过GIS的模拟、虚拟功能，对变电站运行数据进行分析，并对缺陷数据等各种数据进行可视化综合展示，为变电站的日常运维工作及辅助决策提供有力支撑。

四、目前国内外公司三维GIS的发展遇到的主要问题

随着计算机科学技术的发展和GIS应用的不断深入，在很多领域如地质、矿山、环境、海洋、气象、数字城市等，二维地理信息系统已不能满足人们的需求，取而代之的是空间的、立体的三维GIS。进入20世纪90年代后，三维可视化与虚拟现实技术的迅猛发展使得建立三维GIS成为可能，而“数字地球”对建立三维GIS也提出了更为迫切的要求。三维GIS不仅能表达空间对象间的平面关系和垂向关系，而且也能对其进行三维空间分析和操作，向用户立体展现地理空间现象，给人以更真实的感受。

由于三维GIS的复杂性和涉及领域的广泛性，需要实现真正意义上的三维地理信息可视化，面临着一些应用方面的需求： 首先是海量数据的存储和快速处理。由于数据量庞大，海量数据需要分布存储技术，可以采用云计算的分布式存储技术保证数据量的可靠性和可用性。云计算可以同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务，并且具有高吞吐率和高传输率。

其次是，空间数据模型的合理选择。由于3D-GIS的应用领域不尽相同，各领域对3D-GIS的功能需求差别甚大，寻找一种适合于所有领域的3D空间数据模型是不现实的，不可能研制出一个通用的3D-GIS系统。各专业领域可以根据其具体的专业需求，选择适当的数据模型，开发出适合于其需求的专业3D-GIS。

目前国内外三维GIS主要面临的挑战。三维GIS的空间数据模型需要满足以下要求：明确对象的定义语言，几何变化关系；可以包括多种可视化模型的显示；具有一定的计算分析能力；形成高效的信息检索机制；并可与其他模型进行转换[4]。已有的数据模型主要是从面、体、集成和对象四个方面进行描述和分析。但现在的三维数据模型缺少统一的数据描述模型，无法真正实现现实世界地理实体三维数据模型的高度统一。 目前国内外面临的挑战包括：

1、三维数据实时获取

实现三维GIS表达非常困难，由于三维GIS数据采样率很低，无法像二维地图那样准确的描述，容易出现偏差。同时，三维GIS的属性对于二维来说并不是线性增长的，且其复杂性使得几乎无法准确描述。因此，二维的数据模型在三维中是不可用的，三维数据实时获取尤为关键。

2、海量数据存储与分析

三维数据量相比二维数据量更是指数级的增长，快速处理海量数据是一个巨大的问题。除提升硬件性能外，更需要高效的数据模型和高并行多线程处理和分析技术。

3、三维GIS数据模型

空间数据库是GIS的基石与核心，三维亦如此。而要建立三维空间数据库，必须首先建立准确的空间数据模型，否则根本无法实现三维GIS的客观描述

4、智能决策是GIS的高级应用，在二维中以显示其能力的不足，目前仍很难实现，只能做一些简单的数据库操作，无法实现智能决策。在三维GIS中，同样面临着这个问题

五、三维GIS的发展前景

随着计算机科学技术的发展和GIS应用的不断深入，在很多领域如地质、矿山、环境、海洋、气象、数字城市等，二维地理信息系统已不能满足人们的需求，取而代之的是空间的、立体的三维GIS。进入20世纪90年代后，三维可视化与虚拟现实技术的迅猛发展使得建立三维GIS成为可能，而“数字地球”对建立三维GIS也提出了更为迫切的要求。三维GIS不仅能表达空间对象间的平面关系和垂向关系，而且也能对其进行三维空间分析和操作，向用户立体展现地理空间现象，给人以更真实的感受。

由于三维GIS的复杂性和涉及领域的广泛性，需要实现真正意义上的三维地理信息可视化，面临着一些应用方面的需求。例如海量数据的存储和快速处理。由于数据量庞大，海量数据需要分布存储技术，可以采用云计算的分布式存储技术保证数据量的可靠性和可用性。云计算可以同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务，并且具有高吞吐率和高传输率。

随着3D-GIS的发展已经出现了4D-GIS，即在三维的基础上增加了时间维。如自然灾害会造成局部地址条件剧烈变化，需要将时间数据与3D模型相结合，形成时间-空间的4D-GIS。例如地质学家评价某时刻的所有地质条件或某时间段内的平均地质条件，就可以考虑时间数据与3D模型的结合，形成4D的空间-时间GIS模型。

另一方面，随着网络技术的发展，3D-GIS不仅局限于单机，而更多的应用于网络，使得更多的用户通过Internet突破空间限制，共享地球空间的各种信息。

三维GIS优势在于对空间信息更加形象生动的表现形式，其目的是使用户更容易完成对空间信息的认知。三维GIS涉及到很多支撑技术和研究领域，重点在于空间数据的分析处理。目前准三维平台一样在发挥强大的作用，支持专业的应用。三维GIS开始向空间决策支持系统方向发展，对智慧城市中的主动聚焦决策服务提供强大的技术支持。

六、结束语

总之，随着科学技术的发展，三维GIS技术一定不会仅仅满足于目前的现状，在图像的生动以及在图像的效果上肯定是有更大的追求，因此随着人们对于地质了解的需求越来越高，那么三维GIS技术无疑是会得到更快的发展。

参考文献

[1]刘陵，方军，陈利生等.三维GIS的研究现状及其发展趋势[J].矿山测量，2011，4（2）：71～75

[2]朱庆.3维GIS技术进展[J].地理信息世界，2011，2：25～33

[3]陶琼，朱大明.三维GIS的发展趋势与建模分析[J].地矿测绘，2008，24（4）：35～37

地理信息可视化的意义范文第3篇

关键词：电子地图；可视化

中图分类号：P28 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 04-0000-01

一、引言

电子地图定义的难度在于电子地图的“显示”与“存储”是相分离的。从多媒体信息时代角度，电子地图应是基于数字化地图数据的空间信息可视化表现。电子地图的制作包括地图符号的逻辑设计、空间信息可视化的表现手段，空间信息系统结构设计与空间信息浏览与查询设计等多个方面。更确切的说，电子地图一般意指多媒体地图，是可交互、多功能的空间信息多媒体可视化集成地图。即电子地图的概念是一个动态发展的概念，即数字地图-电子地图-电子地图系统。

二、电子地图的基本概念

Talor（1991）将电子地图定义为“在电子介质上使用的地图”；郭仁忠（1995）年认为投影技术和设备的发展使显示电子地图的介质并不一定是电子介质，运用计算机主机和光学投影仪同样可以在屏幕（白纸、幕布甚至墙壁）上显示地图，故可以认为“电子地图是屏幕上显示的地图的总称”。但为了排除单纯投影与幻灯生成的屏幕地图，因此建议将笛子地图定义为“是基于电子技术的屏幕地图”，并进一步强调了计算机在电子地图中的作用。祝国瑞（2004）从数字地图的可视化作用出发，提出“电子地图是数字地图经可视化处理在屏幕上显示出来的地图”。吴忠性（1993）、张文诗（1994）等从地图数据来源和地图传输的不同角度也给出了电子地图的定义。造成了电子地图多样化现象的原因在很大程度上是因为发展中的电子地图鱼现代技术迅速结合，不断推出新的应用形式，从而在短时间内难以给出一个简洁、科学和明确的定义。从狭义上讲，电子地图是一种以数字地图为数学基础、以计算机系统为处理平台、在屏幕上实时显示的地图形式。而从广义上讲，电子地图应该是屏幕地图与支持其显示的地图软件的总称。前者强调了电子地图的地图特性，后者反映了电子地图的综合特性。

三、地图可视化的基础理论

地图可视化是地图学与可视化技术结合的结果，将地图形式从传统的纸质地图拓展到屏幕显示的电子地图，这是一个巨大的技术飞跃，成为现代地图学发展的支柱。但是，地图可视化不仅仅是技术层面的问题，它也随之带来了一系列地理信息表达与应用的理论问题。如何认识地图可视化的地位与作用，以及如何评价地图可视化与地图应用的关系，国内外地图学领域的许多专家学者对此做出了深入的研究，提出了一些重要的地图可视化理论。

（一）DiBiase的地图可视化理论

借助科学可视化和应用数据分析（Exploratory Data Analysis）的思想，DiBiase（1990）将可视化视为科学探究的工具，并提出了地理可视化的框架。在该框架中，他强调了地图在整个过程中的作用，这种基于地图的可视化由原始数据探究、确认、综合、表达等内容组成

了一条曲线。地图在探究一端的作用是促进个人的视觉思考，在表达一端的作用是把研究结果面向公众的视觉传输。DiBiase认为可视化在研究过程的早期侧重于个人特征的视觉思维，这一框架强调在探究一端地图促进地学视觉思考的作用，从而重建了地图学与地理学的联系。

（二）Taylor的地图可视化理论

Taylor将地图学理论原则和新的计算机技术作为三角形的底边，前者作为地图可视化的理论依据，后者是地图可视化的技术支撑，而传输和认知行为作为等边三角形的两腰，构成了可视化的两大主要作用。地图可视化不再仅仅是静止的表达，同时还具有交互和动态可视化的特征。

（三）MacEachren的地图可视化理论

在MacEaachren的概念模型中，把可视化和传输作为并列的两个方面，强调了可视化和的分析与认知功能，其立方体的对角线（虚线部分）具有和DiBiase模型一致的意义。

综上所述，这三种概念模型考虑问题的角度不同，但都体现了地图可视化所包含的视觉思维（认知分析）和视觉传输两个重要内容，从而将现代地图学与主要强调地图传输的传统地图学区分开来。造成这一变化的主要原因是现代信息技术包括计算机技术的发展，使得地图的表达不再是在传统介质上，而是通过计算机软硬件的支持，建立了更加丰富的交互手段，可以实时实现各种设定条件下的地图再加工与屏幕输出。因此，电子地图实际上就是地图可视化的产物，是集地图表达与动态交互功能于一体的新型的地图形式，是现代地图学发展的标志性成果之一。

四、可视化理论与地图学的结合

可视化理论与技术应用于地图学始于20世纪90年代初，国际地图学协会（ICA）在1993年德国科隆召开的第16届学术讨论会上宣告成立可视化委员会（Commission on Visualization）；1996年该委员会与美国计算机协会图形学专业组（ACMSIGGRAPH）进行了跨学科的协作，探索计算机图形学理论和技术如何有效地应用于空间数据可视化，同时探讨如何从地图学的观点和方法来促进计算机图形学的发展。可见，对地图学来说，可视化技术已经远远超出了传统的符号化及视觉变量表示法的水平，而进入动态、时空变化、多维的可交互的地图条件下探索视觉效果和提高视觉功能的阶段，重点是将那些通过难于设想和接近的环境和事物，以动态直观的方式表示出来。对于地图学来说空间信息可视化更重要的是一种空间认知行为，在提高空间数据的复杂过程分析的洞察能力，多维和多时相数据和过程的显示等方面，将有效地改善和增强空间地理环境信息的传输的能力，有助于理解、发现自然界存在的现象的相关关系和启发形象思维的能力。

参考文献：

[1]龙毅，温永宁.电子地图学[M].北京：科学出版社，2006.

地理信息可视化的意义范文第4篇

关键词：虚拟场景 三维可视化 ArcGIS

中图分类号：P208 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（a）-0029-02

在三维图形世界中，可视化技术可以直接操作具有形体的信息，直接和计算机交流。该技术以一种直觉且自然的途径统一了人和机器的力量，这无疑促进了人们工作效率的极大提高。利用具有仿真、三维的且具有实时交互功能的可视化技术，人们可以用以前无法想象的手段在三维图形世界中充分展示自己的创造性或信息获取。三维可视化软件大都依赖于计算机图形学和可视化技术的发展，美国Skyline软件，美国ERDAS公司的IMAGINE Virtual GIS，国内灵图的VRMap等，是比较专业的三维可视化系统软件或平台。由于建筑物三维景观模型能够对区域建筑环境进行再现，在计算机屏幕上，不仅可以看到生动、逼真的建筑模型，而且还可以实现漫游、量测、查询等一系列操作，在建筑领域的GIS中有重要意义[1]。它给我们的体验更逼真，为人们因种种原因不能或不方便直接观察宏观世界以及微观世界的运动变化规律，提供了很大的便利和观察的可能。该论文旨在建立某区域的建筑群的三维虚拟景观模型，实现全方位展示该区域的整体形态和主要功能区细部特征，使公众仅仅通过飞行浏览和鼠标点击即可“身临其境”地了解该区域的概貌和其中感兴趣的各方面相关介绍信息，同时提供有价值的咨询信息和全数字实体模型。

1 该研究的相关理论

1.1 可视化

利用计算机图形学、地图学和图像处理技术，把数据转换成图像或图形，通过屏幕显示，并进行交互处理的理论、技术和方法，就叫可视化（Visualization）[2]。其本意是使事物被视觉所感知。它把数据或符号变成几何图形，便于研究人员对其模拟和计算过程进行观察。该技术向用户提供灵活、有效使用信息的手段和方法，从而以多形式、多视角、多层次、综合地表现空间环境信息，具有信息表达形象化、直观化，操作简单便利等，以便推广应用该系统。可视化在地理信息系统中主要有地理信息的可视化表示、地图数据的可视化表示、空间分析结果的可视化表示。

1.2 TIN

利用不规则三角形面片构造地质模型的方法即T IN。广义来讲，T IN表面法是所有基于三角形面片构造地质模型方法的统称，可用Delaunay三角剖分。以某种相对合理的方法把某一区域中随机分布点联系起来，建立较为完美形态和完善功能的三角形网络，这就是T IN表面法的特点。

2 数据源与数据库

2.1 输入数据

该文使用的核心数据源是某区域的CAD平面图，包括道路、操场、绿地、主体建筑物分布等信息。先把AutoCAD的平面图导入ArcMap里，选择合适的投影（这里以Beijing_1954_GK_Zone_19N为投影），按照原来的坐标进行配准，然后在分析系统需求的基础上，通过合理的取舍，运用ArcGIS的AreCatalog模块[3-4]新建相应的点、线、面等图层并设置好投影，再用ArcMap软件将栅格图的各个地理要素数字化，得到新的该区域的二维矢量数据。经过综合取舍建立了16个图层，如图1所示。数字化后的矢量结果图如图2所示。

实体属性数据的输入一般可根据实际情况，采集、整理地物相关属性数据。录入属性数据时，特别要注意的是点高程的录入，高程点的分布用地统计分析Geostatistical Analyst工具分析之后，必须要接近正态分布。由于数字高程模型（如TIN等）是依据点的高程建立的，所以点的高程直接影响到模型的变化。本文通过对系统的需求进行分析，将该区域空间数据按其空间特征细分为点、线、面等实体类型，把与地理空间有关的对象抽象为建筑物，道路、植被，水系等通用概念。Geodatabase的设计完成后，利用ArcCatalog开始建立数据库。

2.2 TIN模型的建立

通常从多种矢量数据源中进行TIN模型[5-6]的创建，创建TIN的数据源可用点、线与多边形作为要素。创建TIN的操作如下：（1）对创建TIN所要使用的要素图层进行选择；（2）选择、合成要素；（3）设置输出路径及名称。

2.3 纹理贴图的贴图采集和处理

在贴图处理三维可视化中的地物时，主要用到的纹理数据包括建筑物的顶面、侧面、草地、操场、围墙、树木、路灯及雕塑等纹理[7]。三维空间对象建模用真实影像数据，这样三维可视化的逼真度可大大提高，用户实时漫游时身临其境的感觉也大大增强了。三维建模中所需的纹理贴图数据获取的方法主要有使用扫描仪扫描已有地物的图片、搜集可用的纹理图片、人工制作和地面摄影等。如图2-1所示为纹理处理流程图。

3 建筑群可视化模拟的实现与操作

3.1 数字建筑群的建立

地理信息可视化的意义范文第5篇

关键词：GIS技术；地质找矿；优点； 应用

随着地质勘查工作的深入，工程建设规模的扩大，矿山的地质勘查深度及广度的不断拓展，勘察信息需要交流的速度也越来越快，这就迫切地需要一种方便快捷的手段作为勘查信息交流的载体，而GIS技术可以很好地满足这种需求。

一、地理信息系统（GIS）的概述

地理信息系统（即GIS技术）是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。它可以制作精度十分复杂的地形和地质图，并能对图形数据与各种专业数据进行一体化管理和空间分析查询，从而为多源信息的综合找矿预测提供了较为理想的平台。GIS技术改变了以往依靠传统手工图纸进行成矿数据管理、采集、处理与解释的方式，实现了各类海量数据进行集成、综合管理、快速处理与分析、可视化输出的现代化技术过程。

二、在地质找矿中GIS技术应用的优点

GIS技术强大的数据采集、分析、管理功能，为解决环境及资源问题提供了重要途径。在具体的地质找矿工作中，具有以下的优点：

1、完备的数据库系统。GIS技术是一种处理数据输入/出、图件产品的计算机软、硬件系统，它集采集、存储、管理、检索和综合分析各种地理空间信息为一体，涵盖了计算机的各种应用程序和各种地学信息数据，并且还可以有效地组织而成的现实空间信息模型。在地质找矿勘查工作中，地质人员可以通过输入空间材料的数据，形成各种模型，并且可以从视觉、计量和逻辑上对现实空间进行模拟、管理及预测；地质人员可以随意的抽取、组合、传输相关的空间信息，对各类数据所形成的图片进行仿真模型，有效地预测出成矿的规律及岩土成分。

2、先进的空间分析技术。GIS相较于传统找矿方式的主要优势即是其拥有卓越的空间分析技术，GIS的空间计算和分析功能可以对地质体系中的空间关系进行科学的定量定性分析。例如，GIS具有的叠加功能在矿产资源勘察中具有很高的应用频率，通过将各种图形信息进行重叠放置可以有效提取矿产信息，并对各项成矿信息进行严密的分析计算，而在重叠放置的过程中没有数量限制，可以有效纳入更多的数据信息，进而可以增加其计算精准度。

3、对图形的处理更加灵活。可以把GIS看作是一个图形处理和显示的系统。图形可以是矢量格式，也可以是栅格格式。在该系统中，包含有许多图形的算法，可以充分地实现图形的生成、修改、布局、装饰、显示、可视化等操作的需求。并且可以表达和描述复杂的空间实体，并且对所收集到的图形、图像数据和属性数据高度集成的地理信息系统数据库，为全面管理地质勘查找矿设计信息提供了可能，为建立完善的地质模型、预测成矿、地形特点等，提高了全面可靠的信息。GIS的可视化操作能力，为地质找矿勘查工作提供了一个可视化操作平台，为判断与决策提供了必要的信息数据支持。

4、强大的综合分析能力.GIS可以进行大量的数据模拟与分析，例如地震数据处理、遥感数据处理、地球化学数据处理等。为丰富多彩的空间信息分析与综合提供了有力的新工具。GIS的空间数据分析功能还有拓扑叠加、缓冲区分析数字地形分析等，为建立完善的专业设计、分析、评价、辅助决策模型提供了强有力的分析工具。

三、GIS技术在地质找矿成矿预测中的应用分析

GIS成矿预测的技术只适用于具备足够数量的已知矿床的地区，因为需要利用这些已知矿床来证实矿化的空间关系。然而，在工作程度较低的几乎不含有已知矿床的地区，则需要借助于概念方法来进行成矿预测，这种方法包括下述三个步骤：

1、建立知识库。首先需要建立导致矿床形成因素及过程的知识库，然后把它们转化为局域范围（数十公里）或区域范围（数百公里）的GIS成因准则。由于大多数矿床的面积都小于3kO，因而无论是在局域或大区域成矿预测中都不能直接提供目标矿床的位置。不过，大多数矿床都是多种地质过程共同作用的产物，其中的许多地质过程在这样的大范围内都是可以成图的。从而，分析某个地区的成矿潜力，很重要的一点是把矿床看作是一个完整的区域成矿系统中的一个微小部分。根据这种认识，成矿系统可以认为包括六个主要的组成部分：（1）驱动成矿系统的能源；（2）配位体的来源；（3）矿质的来源；（4）搬运通道；（5）圈闭区；（6）出流区。这种方法要求证实上述每个成矿分量可能促成矿化的潜在要素。

2、建立GIS数据库。条件优越的成矿地质、具有较多地学资料的区带要优先选择，或在重点勘查区优先试用地理信息系统（GIS）技术，只有在试行得以认可的基础上，才能使一套具有高度可行性的地理信息系统（GIS）系统的衡量标准得以建立，才能建设一个更具合理性和实用性的信息空间数据库建设，才能对信息进行综合分析。

3、开发评价成矿潜力的子程序。这一步骤涉及到发展和改进成矿预测的方法，主要有三个模块：（1）专用模拟模块。该模块实际上是一个简单的“黑箱”专家系统，它能使用户选择某个特殊的矿床类型以及包括研究区的某个GIS数据库的名称，该模块然后询问该GIS数据库并圈定满足全部矿床预测准则的区域。该模块的不足之处在于：A.必须定义矿床类型的特征，从而它不能圈定新的矿床类型的远景区；B.它要求以严格的方式建立区域数据库，所命名的所有专题和属性都必须与该专家系统数据库相同。（2）相互作用模拟模块。相互作用模拟模块更灵活，并能使地质人员在一套指定的专题中定义专门的搜索参数而建立用户模型。换句话说，该方法使地质人员能够定义构成某个未知矿床类型的异常岩石类型和其他地质特征；该模块要求用户具有广博的成矿系统的知识。完成分析以后，研究区内任何已知矿床都可用于检验相互作用模拟的结果。（3）类模拟模块。该模块用于检验矿化已知区域GIS内重要的地球物理异常。类模拟模块能使用户选择某个重要的地区并根据GIS数据库内所有专题的内容确定选择区的特殊地学显示，然后该模块证实具有类似特征的所有其他地区，最后产生一份二元图，把所选择的地区分成类似或不类似于该重要区的区域。

结束语

GIS技术在地质找矿中的应用日益成熟，从而对地质找矿人员提出更多的要求。一些标准化措施、工作规范会相继出现，研究人员应严格根据GIS分析要求采集原始数据，完成研究手段从通用GIS到专用GIS的根本转变。

参考文献

[1]吕增泰.地质勘查与找矿技术探析[J].中国高新技术企业，2010（ 12）

[2]王玉莉等.基于GIS技术的矿产资源信息化现状及分析[J].农业网络信息，2014（09）