gis三維可視化技術(shù)所使用的主要原理有

三維可視化技術(shù)與GIS工程

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一、前言目前，科學(xué)可視化、計算機動畫和虛擬現(xiàn)實技術(shù)蓬勃發(fā)展，并

成為計算機圖形學(xué)領(lǐng)域的三大熱門研究方向，它們的核心都是三維真實感圖

形[1],也就是三維可視化技術(shù)。三維可視化技術(shù)是目前計算機技術(shù)和圖像

圖形學(xué)發(fā)展的熱點之一，它是依靠視覺效果將數(shù)據(jù)所要表達的信息直觀顯示出來的一種最好的方法。傳統(tǒng)的地理信息系統(tǒng)對實物的空間立體感表達就比

較抽象，將三維可視化技術(shù)引入GIS領(lǐng)域中可以動態(tài)地、形象地、多視角地、多層次地、如實逼真地描繪地球科學(xué)中的客觀現(xiàn)象。如通常所見的地

形三維可視化、虛擬戰(zhàn)場、數(shù)字社區(qū)和虛擬城市等。本文結(jié)合在GIS中的應(yīng)

用介紹三維可視化開發(fā)的基本方法。

二、三維可視化GIS關(guān)鍵技術(shù)三維可視化技術(shù)可以簡單的分解為三種技術(shù)的結(jié)合：可視化、三維和GIS。下面分析了可視化技術(shù)、虛擬現(xiàn)實、體視化技術(shù)、三維技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

1、可視化技術(shù)

可視化，也稱為科學(xué)計算可視化(VisualizationinScientific

Computer),它是指運用計算機圖形和圖像處理技術(shù)，把科學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成可視的、能幫助科學(xué)家理解的信息，并進行交互處理的理論、方法和技術(shù)。

GIS可視化技術(shù)是目前信息領(lǐng)

域中廣泛應(yīng)用的一項技術(shù)，它通過強大的、有效的地圖系統(tǒng)將復(fù)雜的空間

和屬性數(shù)抓以地理的形式進行描述，具有界面風(fēng)格人性化設(shè)計，實現(xiàn)了文本、

圖形和圖像信息相結(jié)合的定位、查詢、檢索模式信息表達形象化、自觀化操作簡單便利等特點［2］。

2、虛擬現(xiàn)實

虛擬現(xiàn)實(VirtualReality)技術(shù)是一個由圖像技術(shù)、傳感

器技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人機對話技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它以計算

機技術(shù)為基礎(chǔ)，利用高性能、高度集成的計算機硬、軟件及各類先進的傳感

器，去創(chuàng)造一個使參與者處于一個三維視覺、聽覺和觸覺的環(huán)境，具有完善

的交互作用能力、能幫助和啟發(fā)進入虛擬境界的參與者的構(gòu)思的

什么是三維GIS？有什么作用？

地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System或 Geo－Information system）有時又稱為“地學(xué)信息系統(tǒng)”或“資源與環(huán)境信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。

三維是將采集以及經(jīng)運算分析后對數(shù)據(jù)的表現(xiàn)、展示。三維數(shù)據(jù)相對二維數(shù)據(jù)更能表現(xiàn)出客觀實際。

三維GIS與二維GIS一樣，需要具備最基本的空間數(shù)據(jù)處理功能，如數(shù)據(jù)獲取、數(shù)據(jù)組織、數(shù)據(jù)操縱、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)表現(xiàn)等。相比于二維GIS，三維GIS具有以下優(yōu)勢。

空間信息的展示更為直觀。從人們懂得通過空間信息來認(rèn)識和改造世界開始，空間信息主要是以圖形化的形式存在的。然而，用二維的圖形界面展示空間信息是非常抽象的，只有專業(yè)的人士才懂得使用。相比二維GIS，三維GIS為空間信息的展示提供了更豐富、逼真的平臺，使人們將抽象難懂的空間信息可視化和直觀化，人們結(jié)合自己相關(guān)的經(jīng)驗就可以理解，從而做出準(zhǔn)確而快速的判斷。毫無疑問，三維GIS在可視化方面有著得天獨厚的優(yōu)勢。雖然三維GIS的動態(tài)交互可視化功能對計算機圖形技術(shù)和計算機硬件也提出了特殊的要求，但是一些先進的圖形卡、工作站以及帶觸摸功能的投影設(shè)備的陸續(xù)問世，不僅完全可以滿足三維GIS對可視化的要求，還可以帶來意想不到的展示和體驗效果。

多維度空間分析功能更加強大?？臻g信息的分析過程，往往是復(fù)雜、動態(tài)和抽象的，在數(shù)量繁多、關(guān)系復(fù)雜的空間信息面前，二維GIS的空間分析功能常具有一定的局限性，如淹沒分析、地質(zhì)分析、日照分析、空間擴散分析、通視性分析等高級空間分析功能，二維GIS是無法實現(xiàn)的。由于三維數(shù)據(jù)本身可以降維到二維，因此三維GIS自然也能包容二維GIS的空間分析功能。三維GIS強大的多維度空間分析功能，不僅是GIS空間分析功能的一次跨越，在更大程度上也充分體現(xiàn)了GIS的特點和優(yōu)越性。

三維可視化就業(yè)前景怎么樣？

三維可視化技術(shù)的應(yīng)用前景，在于對進行高效、高精度的渲染建模，不但能夠?qū)崿F(xiàn)在一個數(shù)字場景中還原物理世界的全要素，同時結(jié)合對實時數(shù)據(jù)的處理、計算，實現(xiàn)數(shù)字世界與物理世界的通聯(lián)，構(gòu)建物理世界的數(shù)字孿生體。

三維可視化技術(shù)正是實現(xiàn)城市孿生、工業(yè)孿生的關(guān)鍵基礎(chǔ)之一。

通過公開GIS數(shù)據(jù)及傾斜攝影測量等技術(shù)，構(gòu)建位置精度、幾何精度高，紋理真實性強，具有細(xì)膩、真實、視覺沖擊力強的三維數(shù)字模型。并對其進行結(jié)構(gòu)化、語義化處理之后，RayData通過自研開源引擎的強大實時三維渲染技術(shù)，實現(xiàn)在不同終端展示3D場景和模型，支持地理數(shù)據(jù)的可視化表達。

舉個例子，在2019年12月，被譽為“世紀(jì)工程”的中俄東線天然氣管道工程正式投產(chǎn)通氣，得到了中俄兩國元首的熱烈祝賀和高度評價。作為中國首條“智能管道”樣板工程，中俄東線管道工程就構(gòu)建了一個“數(shù)字孿生體”，實現(xiàn)了在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)下開展可研、設(shè)計、采辦和施工。隨著運營動態(tài)數(shù)據(jù)的不斷豐富，“數(shù)字孿生體”將跟隨管道全生命周期而共同生長。

為了讓這個“數(shù)字孿生體”更好地呈現(xiàn)在管理運營人員的眼前，光啟元RayData攜手騰訊為其“量身定制”了一套可視化交互管理系統(tǒng)，基于數(shù)據(jù)實時渲染技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)實時圖形可視化、場景化以及深度交互。

通過可視化大屏從全國版圖、指定區(qū)域到指定關(guān)鍵設(shè)備，全面、集中、動態(tài)地展示了中俄東線站場管理、線路管理、工藝運行與設(shè)備等智能化管控技術(shù)?？梢匀轿?、全周期的監(jiān)控“數(shù)字孿生體”的運營狀態(tài)，為管道工程的運營運維、風(fēng)險排查提供精準(zhǔn)、實時的信息數(shù)據(jù)。

顯而易見的是，數(shù)字孿生技術(shù)正在解鎖工業(yè)4.0時代下更多的智能形態(tài)。比如光啟元RayData與騰訊機器人實驗室Robotics X等合作伙伴，共同打造工業(yè)智能機器人，憑借自助規(guī)劃、遠(yuǎn)程實景操控以及視覺感知等核心技術(shù)，可以在危險復(fù)雜的環(huán)境下完成任務(wù)。

通過與園區(qū)安全監(jiān)測系統(tǒng)對接，結(jié)合AI機器人智能識別分析技術(shù)，光啟元RayData化工與機器人產(chǎn)品融合系統(tǒng)將園區(qū)眾多離散的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行融合，實時呈現(xiàn)在可交互的三維數(shù)字孿生場景中。

管理運維人員可在系統(tǒng)上實時了解園區(qū)當(dāng)前的隱患點位及風(fēng)險詳情，也可遠(yuǎn)程操控AI機器人進行拍攝等任務(wù)操作，提高對化工園區(qū)安全態(tài)勢判斷的準(zhǔn)確性。

值得注意的是，數(shù)字孿生的概念不僅活躍在工業(yè)4.0的制造業(yè)，也越來越頻繁地出現(xiàn)在智慧城市領(lǐng)域。

隨著ICT（信息、通信、技術(shù)）成為智慧城市發(fā)展的主要動能，移動通信、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、傳感器、人工智能、量子通信在智慧城市都得到了廣泛應(yīng)用。全域感知、數(shù)字模擬、深度學(xué)習(xí)等各領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展也即將迎來拐點，這使得城市的數(shù)字孿生應(yīng)運而生。

如今，城市布滿各種各樣的傳感器、攝像頭。借助包括5G在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些終端采集的數(shù)據(jù)可以更快地被提取出來。

在數(shù)字孿生城市中，基礎(chǔ)設(shè)施（水、電、氣、交通等）的運行狀態(tài)，市政資源（警力、醫(yī)療、消防等）的調(diào)配情況，都會通過傳感器、攝像頭、數(shù)字化子系統(tǒng)采集出來，并通過包括5G在內(nèi)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)傳遞到云端。

在2019年，光啟元RayData攜手騰訊與上海靜安區(qū)政府共同建設(shè)一個全聯(lián)接、全場景、全智能的“數(shù)字靜安”，實現(xiàn)不同政務(wù)部門的深度融合，創(chuàng)新和重塑傳統(tǒng)的管理模式、業(yè)務(wù)模式和運作規(guī)則。

“靜安政務(wù)大腦”是一個圍繞城市的三大基礎(chǔ)要素：人口、法人和土地，將政府豐富的治理經(jīng)驗與龐大的政務(wù)數(shù)據(jù)、社會數(shù)據(jù)相結(jié)合的平臺型人工智能中樞。目前可提供智能人口預(yù)測、智能規(guī)劃、智能營商、智能監(jiān)管和智能區(qū)情等五大基礎(chǔ)能力輸出，已為11個政府部門提供了23個應(yīng)用場景的支持。

比如在如何選擇菜場這個關(guān)乎民生的問題上，政務(wù)大腦通過結(jié)合區(qū)域當(dāng)前的發(fā)展現(xiàn)狀，綜合考慮圈定范圍內(nèi)商業(yè)綜合體性質(zhì)、面積大小等因素后，推薦菜市場的合適選位。政務(wù)大腦普遍認(rèn)為，在新建社區(qū)附近不適合菜市場的選位，但在繁華的老城區(qū)會積極地進行推薦。

其背后所反映的市場規(guī)律在于，隨著靜安老城區(qū)的舊城改造和新建大型商業(yè)綜合體，空間越來越少，房租越來越高，已經(jīng)沒有給平價菜場留下太多可以滲透的空間。因此，政務(wù)大腦分析認(rèn)為，看上去商業(yè)繁華的老城區(qū)，才是靜安最缺平價菜場的地區(qū)。

正是利用這些基于數(shù)據(jù)研判的精準(zhǔn)推薦，可以幫助政府商務(wù)管理人員制定智慧微菜場，流動菜攤等便民設(shè)施的布局規(guī)劃，在繁華城區(qū)中提供民生服務(wù)。

以此可見，數(shù)字孿生在智慧城市發(fā)展與建設(shè)中的核心價值在于，它能夠在物理世界和數(shù)字世界之間全面建立實時聯(lián)系，進而對操作對象全生命周期的變化進行記錄、分析和預(yù)測。

三維GIS技術(shù)是什么?

隨著三維GIS技術(shù)的應(yīng)用愈加普及，在智慧城市經(jīng)濟發(fā)展，市場監(jiān)管，社會治理，公共服務(wù)，環(huán)境保護等行業(yè)領(lǐng)域利用三維可視化技術(shù)GIS+BIM模型優(yōu)越的可視化3D空間展現(xiàn)能力，以三維模型為載體，將各種零碎、分散、割裂的信息數(shù)據(jù)，以及建筑運維階段所需的各種機電設(shè)備、物業(yè)管理、安全管理參數(shù)進行一體化整合的同時，進一步引入建筑的日常設(shè)備運維管理功能，形成基于BIM的建筑空間與設(shè)備運維、安全監(jiān)控、品質(zhì)管理的能力。

廣州千越飛鴻科技有限公司 結(jié)合實際運維管理的需求，基于GIS+BIM大數(shù)據(jù)的智能化建筑運維管理系統(tǒng)應(yīng)運而生。智能化建筑管理平臺借助于3DGIS、BIM、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)，將智能化、機電、安全、品質(zhì)、資產(chǎn)、物業(yè)管理、節(jié)能管理、對外展示等多角度的系統(tǒng)與建筑三維模型及管理需求進行一體化整合。最終建設(shè)目標(biāo)通過對各系統(tǒng)的集成統(tǒng)一，建立建筑主題數(shù)據(jù)庫，為智慧園區(qū)提供可靠的設(shè)備運維分析、安全管理監(jiān)控、品質(zhì)運管理、資產(chǎn)信息化管理、物業(yè)管理服務(wù)、節(jié)能管理、信息化決策等一系列專業(yè)性服務(wù)。

新聞名稱：三維gis可視化技術(shù) 三維gis可視化技術(shù)有哪些
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