‘壹’ 什么是三维GIS有什么作用
地理信息系统(GIS,Geographic Information System或 Geo-Information system)有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
三维是将采集以及经运算分析后对数据的表现、展示。三维数据相对二维数据更能表现出客观实际。
三维GIS与二维GIS一样,需要具备最基本的空间数据处理功能,如数据获取、数据组织、数据操纵、数据分析和数据表现等。相比于二维GIS,三维GIS具有以下优势。
空间信息的展示更为直观。从人们懂得通过空间信息来认识和改造世界开始,空间信息主要是以图形化的形式存在的。然而,用二维的图形界面展示空间信息是非常抽象的,只有专业的人士才懂得使用。相比二维GIS,三维GIS为空间信息的展示提供了更丰富、逼真的平台,使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化,人们结合自己相关的经验就可以理解,从而做出准确而快速的判断。毫无疑问,三维GIS在可视化方面有着得天独厚的优势。虽然三维GIS的动态交互可视化功能对计算机图形技术和计算机硬件也提出了特殊的要求,但是一些先进的图形卡、工作站以及带触摸功能的投影设备的陆续问世,不仅完全可以满足三维GIS对可视化的要求,还可以带来意想不到的展示和体验效果。
多维度空间分析功能更加强大。空间信息的分析过程,往往是复杂、动态和抽象的,在数量繁多、关系复杂的空间信息面前,二维GIS的空间分析功能常具有一定的局限性,如淹没分析、地质分析、日照分析、空间扩散分析、通视性分析等高级空间分析功能,二维GIS是无法实现的。由于三维数据本身可以降维到二维,因此三维GIS自然也能包容二维GIS的空间分析功能。三维GIS强大的多维度空间分析功能,不仅是GIS空间分析功能的一次跨越,在更大程度上也充分体现了GIS的特点和优越性。
‘贰’ 3D GIS地理信息系统解决方案
一)主要研究开发内容
空间数据的获取是GIS建设与运行的基础,数据源及数据获取方式的不同,对数据模型的生成产生很大的影响,如何根据不同的需要,采取合适的方法来获取数据,以及如果保证数据的精确度,最终使可视化程度更接近现实,提高系统的空间查询分析能力。
由于客观世界的多样性和复杂性,可视化要涉及多方面的数据集成,要采用较复杂的数据模型。为了有效的管理和分析三维GIS中的各种数据,要求三维GIS的数据模型有着很强的数据表达能力。三维GIS数据模型不但要满足三维空间分析的需要,也要满足三维图形空间生成和管理的需要。如何选择一种快速而且有效的建模方法来满足不同应用的需求。
如何使人们能够在一个虚拟的三维环境中,用动态交互的方式对场景进行全方位的审视,比如可以从任意角度、距离和精细程度观察场景,可以选择并切换多种运动模式,如行走、驾驶、飞翔等,还可以自己控制浏览的路线等等。
(二)技术关键
1、空间数据采集方法
空间数据采集是GIS建设和运行的基础,广义GIS空间数据不仅包括地理、测绘数据,还包括地质环境与工程设计数据。人类在认识自然和改造自然的过程中,发现和发明了一系列空间定位方法与定位工具,使得人类能够认识地球表面、内部及其外部空间。随着现代测绘技术、地质勘探和地球物理技术的发展,三维空间数据采集技术不断发展和丰富,极大地提高了人类认识自然的能力。
1.1 空间数据采集方法
空间数据的获取既可以直接在野外通过全站仪或者GPS、激光测距仪等进行测量,也可以间接地从航空影像或者遥感图像以及既有地图上得到。其中地图数字化和摄影测量是大规模空间数据采集最有效的两种方式,应用也最为普遍。
1.1.1 地图数字化技术
从现代意义上讲,以往的大比例尺、航测各种比例尺成图等,都是模拟的纸质图、胶片或影像。要进入GIS实现计算机管理,必须是数字化的电子地图。将现有图像负载的大量信息输入数据库的过程称为数字化。广义的数字化泛指将信息转化为计算机能接收的形式的过程,而狭义的数字化则指将地图/影像转变为符合要求的矢量数据结构的过程。目前,地图/影像数字化包括手扶跟踪数字化和扫描数字化两种方式。前者是借助计算机和平板状数字化仪,从已有纸质地图上进行重采样,并形成数字化的坐标点列数据的过程;后者借助计算机和平板式或滚筒式扫描仪,从已有纸质地图上进行重采样,并形成坐标点列数据的过程。
(1)手扶跟踪数字化
手扶跟踪数字化设备包括固定地图用的数字化板和采样用的游标,手扶数字化过程包括以下三步:图件的预处理:在进行图件的数字化之前,应根据图幅内容及图件各要素进行编号。编号时要按照编号系统的统一要求进行,通常以小比例尺分幅或经纬度位置分区域统一编号,以便于图幅的拼接和处理;也可以按行政区域的管理范围分区域编号。在区域编号时,对图斑、结点、链段、独立点均要事先分别编号,而主要链段上的特征点和特征线可在数字化时按顺序递增编号。编号结束后,应做必要的记录,以便查询。记录内容包括:图幅编号、图幅坐标及编号内容等。图幅编号之后,即可在数字化仪上进行图件定位。
图件的数字化:通常,数字化仪采用点模式、线模式和数据流模式采集数据。在点模式下,地图上的各个孤立点通过将游标定位于采集点的位置上并按下按钮进行记录;线模式下,直线段是通过数字化线段的两个端点来记录的,曲线则通过对组成它的一系列直线的数字化来记录;在数据流模式下,曲线是以时间或距离的规定间隔来自动采集曲线上点的坐标值。点模式和线模式的优点是尽可能减少特征点丢失,重采样精度高,缺点是采样效率低,一般适合地籍图、规划图的数字化。数据流模式的优点是重采样效率比较高,缺点是容易丢失特征点,一般适合地形图、等高线图的数字化。
图属关系连接:图件数字化仅仅获得了点、线、面要素的几何坐标数据,还必须输入点、线、面要素的属性信息,并生成点、线、面要素之间的拓扑关系,拓扑关系可以通过全多边形模式、手工模式或自动模式建立。
(2)扫描数字化
扫描数字化是使用扫描仪将整幅地图扫描成像之后,再进行矢量转换或屏幕跟踪的方法。这种方式通常要求对原始材料进行预处理。例如将地图中的各种色彩不同的地理特征先分色,复制在透明薄膜上,然后再进行扫描。目前已有自动的分色扫描仪,也有研究自动分层建库的文献。经过光学扫描仪的栅格扫描方法得到地图栅格数据结构,是以像素方式存储的,在使用之前,需要将它转换成矢量数据结构。矢量数据结构在数据冗余、地图缩放、漫游、存储空间、编辑、修改以及地图分析等方面具有栅格数据所不能比拟的优越性,所以根据系统设计时选择的地图数据存储格式还要进行必要的矢量化处理。栅格数据转换矢量数据的方法主要分为三类,即点状栅格的矢量化,线状栅格的矢量化和面状栅格的矢量化。
‘叁’ 什么叫3D
3D是“三维空间”的缩写
三维空间(也称为三度空间、三次元、3D、“3Dimensions”),的简称日常生活中可指由长、宽、高三个维度所构成的空间,而且常常是指三维的欧几里得空间。在历史上很长的一段时期中,三维空间被认为是人类生存的空间的数学模型。当时的物理学家认为空间是平坦的。
3D技术的研发与应用已经走过了几十年的前期摸索阶段,技术的成熟度、完善度、易用性、人性化、经济性等,都已经取得了巨大的突破;
随着电脑网络应用的快速普及,就3D应用而言,更是成为了普通大专学生轻松驾驭的基本电脑工具的,像电脑打字一样;3D的消费和使用,如通过3D技术做出来的游戏、电影、大厦、汽车、手机、服装等等,更已经成为了普通大众工作和生活中的一部分。
(3)地理信息系统中的3d指什么扩展阅读:
技术应用——
3D技术是推进工业化与信息化“两化”融合的发动机,是促进产业升级和自主创新的推动力,是工业界与文化创意产业广泛应用的基础性、战略性工具技术,嵌入到了现代工业与文化创意产业的整个流程;
包括工业设计、工程设计、模具设计、数控编程、影视动漫、地产宣传片、3D立体画、电子楼书、教育训练等,是各国争夺行业至高点的竞争焦点。
经过多年的快速发展与广泛应用,当前3D技术得到了显着的成熟与普及;一个以3D取代2D、“立体”取代“平面”、“虚拟”模拟“现实”的3D浪朝正在各个领域迅猛掀起
‘肆’ 3D4D5D分别指什么
3D是三维立体.
d是three-dimensional的缩写,就是三维图形.在计算机里显示3d图形,就是说在平面里显示三维图形.不像现实世界里,真实的三维空间,有真实的距离空间.计算机里只是看起来很像真实世界,因此在计算机显示的3d图形,就是让人眼看上就像真的一样.人眼有一个特性就是近大远小,就会形成立体感.计算机屏幕是平面二维的,我们之所以能欣赏到真如实物般的三维图像,是因为显示在计算机屏幕上时色彩灰度的不同而使人眼产生视觉上的错觉,而将二维的计算机屏幕感知为三维图像.基于色彩学的有关知识,三维物体边缘的凸出部分一般显高亮度色,而凹下去的部分由于受光线的遮挡而显暗色.这一认识被广泛应用于网页或其他应用中对按钮、3d线条的绘制.比如要绘制的3d文字,即在原始位置显示高亮度颜色,而在左下或右上等位置用低亮度颜色勾勒出其轮廓,这样在视觉上便会产生3d文字的效果.具体实现时,可用完全一样的字体在不同的位置分别绘制两个不同颜色的2d文字,只要使两个文字的坐标合适,就完全可以在视觉上产生出不同效果的3d文字.
空间上来说4d就是四维.一般把时间作为长宽高之外的第四维.
什么是4D电影?
将震动、吹风、喷水、烟雾、气泡、气味、布景,人物表演等特技效果引入3D(即立体电影)影片中.形成一种独特的表演形式,这是当今流行的4D电影.
什么是4D影院?这个可是高科技东西哦.4D是在3D的基础上加上环境特效模拟访真.每场电影时间大概10到20分钟.在观看时间内,你能感受到风暴、雷电、下雨、撞击、拍腿等与立体影像对应的实际情景和动作.坐椅可以随剧情俯仰、升降、摆动等.
那么什么是思维呢?
空间的概念复我们来说是熟悉的.我们生活的空间是包含在上下、前后、左右之中的.如果需要描述我们所处的空间中的某一位置,就需要用三个方向来表示,这个意思也就是说空间是“三维”的.
在数学中经常用到“空间”这个概念,它指的范围很广,一般指某种对象(现象、状况、图形、函数等)的任意集合,只要其中说明了“距离”或“邻域”的概念就可以了.而所谓“维”的概念,如果我们所谈到的只是简单的几何图形,如点、线、三角形和多边形……,那么理解维的概念并不困难:点的维数是零;一条线段的维数是一;一个三角形的维数是二;一个立方体内所有点的集合的是三维的.
如果把维度的概念扩充到任意点集合上去的时候,维的概念就不那么容易理解了.比如,什么是四维空间呢?关于四维空间,我国古代有一些说法是很有意思的.最典型的就是对于“宇宙”两字的解释,古人的说法是“四方上下曰宇,古往今来曰宙”,用现在的话说就是,四维空间是在三维空间的基础上再加上时间维作为并列的第四个坐标.
爱因斯坦认为每一瞬间三维空间中的所有实物在占有一定的位置就是四维的.比如我们所住的房子,就是由长度、宽度、高度、和时间制约的.所谓时间制约就是从盖房的时候算起,直到最后房子倒塌为止.
根据上边的说法,几何学和其它科学研究的 n维空间的概念,就可以理解成由空间的点的 n个坐标决定.这个空间的图形就定义成满足这个或那个条件的点的轨迹.一般来说,某个图形由 n个条件给出,那么这个图形就是某个 n维的点.至于这个图形到底是什么形象,我们是否能想象得出来,对数学来说是无关紧要的.
几何学中的“维”的概念,实际上就是构成空间的基本元素,也就是点的活动的自由度,或者说是点的坐标.所谓 n维空间,经常是用来表示超出通常的几何直观范围的数学概念的一种几何语言.
从上面的介绍可以看出,几何中的元素可用代数中的是数来表示,代数问题如果通过几何的语言给与直观的描述,有时候可以给代数问题提示适当的解法.比如解三元一次方程组,就可以认为是求解三个平面的交点问题.
3d是指3个维度.5d是5个.
维度这样解释:
0d 没有维度,即0条坐标轴,即1个点.坐标永远是1 eg.1
1d 1维度,即1条坐标轴,即1条线.坐标为1~n的整数(长) eg.5
2d 2维度,即2条坐标轴,即1个面.坐标为1~n的整数(长);1~n的整数 (宽) eg.5;5
3d 3维度,即3条坐标轴,即1个空间.坐标为1~n的整数(长);1~n的整数(宽);1~n的整数(高) eg.5;5;5
4d 4维度,即4条坐标轴,即在1个空间中加入时间概念.坐标为1~n的整数(长);1~n的整数(宽);1~n的整数(高);坐标为1~n的整数(时间) eg.5;5;5;5
5d 5维度,即5条坐标轴,即多个并联的4d组成的线.eg.5;5;5;5;5
6d 6维度,即6条坐标轴,即多个并联的5d组成的面.eg.5;5;5;5;5;5
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