浅析地理信息三维可视化系统的实现
地理信息系统中的空间数据可视化技术研究与实现

地理信息系统中的空间数据可视化技术研究与实现随着技术的不断进步,地理信息系统(Geographic Information System,GIS)在地理学、城市规划、环境科学等领域的应用越来越广泛。
而在GIS中,空间数据可视化技术起着重要的作用,可以使人们更直观地理解和分析地理信息。
本文将探讨地理信息系统中的空间数据可视化技术的研究与实现。
一、空间数据可视化技术的概述空间数据可视化技术是指将GIS中的地理数据转化为视觉化的形式,通过图形、图像等方式展示在地图上,帮助用户更好地理解和分析地理信息。
传统的地图制作需要专业的绘图工具和技能,但随着计算机图形学和可视化技术的发展,GIS中的空间数据可视化变得更加简单和直观。
二、空间数据可视化技术的核心方法1. 三维可视化技术三维可视化技术通过为地理数据添加第三个维度,即高度,使地球表面的地理要素更加真实地呈现在屏幕上。
利用三维可视化技术,用户可以从不同角度观察地形、建筑物等地理要素,更好地理解地理信息。
三维可视化技术通常使用地形模型、纹理映射和光照效果等方法来实现。
2. 空间分析与可视化集成空间分析是GIS中重要的功能之一,通过将空间分析结果与可视化集成,可以更直观地显示分析结果。
例如,将地理要素的属性信息与地图上的符号、颜色等进行关联,可以通过颜色深浅、符号大小等方式表达地理要素的数量、分布等信息。
同时,还可以通过空间插值方法,使用连续色带等方式呈现地理信息的密度分布情况。
3. 网络GIS技术随着互联网的普及,网络GIS技术使得用户可以通过浏览器等方式在网上使用GIS功能。
通过网络GIS技术,用户可以在地图上进行空间数据的查询、分析和可视化,并与其他用户进行交互。
网络GIS技术还可以将不同的地理数据集集成到一个平台上,方便用户进行综合分析和可视化展示。
三、空间数据可视化技术的实现1. 数据准备在进行空间数据可视化之前,首先需要进行数据准备工作。
这包括收集、整理和处理地理数据,以及选择合适的数据格式。
基于WebGIS的地理空间数据分析与可视化技术研究

基于WebGIS的地理空间数据分析与可视化技术研究WebGIS(Web Geographic Information System)是一种基于Web平台的地理信息系统,是利用互联网技术,将地理信息与网络技术相结合,实现地理数据的存储、查询、分析和可视化展示的一种技术手段。
本文将对基于WebGIS的地理空间数据分析与可视化技术进行研究和探讨。
一、地理空间数据分析技术研究:地理空间数据分析是利用地理信息系统,对地理空间数据进行挖掘、分析和模型构建的过程。
基于WebGIS的地理空间数据分析技术研究主要包括以下几个方面:1. 空间数据挖掘:空间数据挖掘是从大量的地理空间数据中发现隐藏在其中的有价值的知识和模式的过程。
如何有效地对地理空间数据进行分类、聚类、关联规则挖掘等,是地理空间数据分析的重要研究方向。
2. 空间数据模型和分析方法:建立合适的空间数据模型和分析方法,是进行地理空间数据分析的基础。
例如,空间网络模型、空间插值方法、空间多目标决策模型等都是研究的热点。
3. 面向WebGIS的空间数据分析算法:在WebGIS环境下,由于数据量大、实时性要求高等特点,需要研究面向WebGIS的高效算法。
例如,基于流数据的空间数据挖掘算法、面向WebGIS的实时空间查询算法等。
二、地理空间数据可视化技术研究:地理空间数据可视化是将地理信息以图形化的方式展示出来,让使用者更直观地理解和分析地理空间数据的过程。
基于WebGIS的地理空间数据可视化技术研究主要包括以下几个方面:1. 地图设计与制图技术:地图设计与制图技术是地理空间数据可视化的基础。
通过研究如何设计合理的地图符号、优化地图颜色、制作专题地图等技术,可以提高地理空间数据的可视化效果和传达信息的能力。
2. 三维地理可视化技术:三维地理可视化技术可以将地理空间数据以立体的方式呈现,增强用户的空间感知能力。
例如,基于WebGL等技术的三维地理可视化技术,可以实现地球模型的交互式浏览和动态可视化效果。
地理信息系统的可视化与虚拟现实.pptx

它的出现彻底改变了用户和系统的交 互方式,创造了一种完全的、令人信服的幻 想式环境,人们不但可以进入计算机所产生 的虚拟世界,而且可以通过视觉、听觉、触 觉,甚至嗅觉和味觉多维地与该世界沟通。
这是一种具有巨大意义和潜力的技术, 正在迅速的发展之中。
2、VR硬件:
VR的硬件目前并不定形,主要有以下几种
(1)图像生成器:
它的作用是快速进行图形运算;
(2)操纵和控制设备:
①实现位置跟踪和控制的鼠标器,跟踪球和游戏杆; ②数据手套,其手指部分装有传感器; ③数据紧身衣; ④最新的操纵是通过眼睛和思维操纵,这是通过测定神经系统 的微小电 流来操作的;
(3)位置跟踪装置:
①机械盔甲:提供快速准确的跟踪; ②超声波传感器; ③光学位置跟踪器; ④惯性跟踪器;
3、表示方法
1)利用传统的地图符号和颜色等表示方法,如运动线表示气流、行军等路线。 2)采用定义了动态视觉变量的动态符号来表示
用闪烁、跳跃、色度、亮度变化等手段反映运动中物的矢量、数量、空间和时 间变化特征。 3)采用连续快照方法作多幅或一组地图。这是采用一系列状态对应的地图来表现时空 变化的状态。 4)地图动画
(4)立体Leabharlann 见装置:采用偏光眼镜或屏幕分割或立体镜产生图像的左右视差等手段来产生立体。
(5)头盔:产生立体图像或二维地图。
3、VR的硬件级别
1).初级VR是以PC机或低档工作站为硬件基础;
2).基本VR是在初级VR上,增加立体观察器,3D或6D鼠标或游 戏杆和数据手套等;
3).高级3D是在上述基础上增加图像加速器,帧缓存等,对于PC 机则是必须增加3D加速卡和3D音卡;
电子地图(集)是一种新型的、内容广泛的GIS产品,而电子地图(集) 系统则是一些内容广泛、功能各异的新型GIS系统。
WebGIS三维可视化的研究

三维可视化技术也得到了初步的应用和发展。广泛应用阶段是自2010年至今, 这个阶段WebGIS三维可视化技术得到了广泛的应用和发展,涉及的领域也越来越 广泛。
三、WebGIS三维可视化的相关 技术
WebGIS三维可视化相关的技术包括:地理信息系统(GIS)技术、计算机图 形学技术、虚拟现实技术、网络技术等。GIS技术是WebGIS三维可视化的基础, 它提供了地理信息的获取、存储、管理和分析功能。计算机图形学技术则可以将 地理信息以图形的方式呈现出来,包括地形、地貌、建筑物等。虚拟现实技术则 可以创建出逼真的三维虚拟环境,让用户有身临其境的感觉。
一、WebGIS三维可视化概述
WebGIS是指通过互联网技术实现地理信息的共享、可视化和分析。三维可视 化作为WebGIS的一个重要技术手段,能够将地理信息以更加直观、立体的方式呈 现给用户,并提供更为精准的空间信息分析和决策支持。本次演示旨在探讨 WebGIS三维可视化的研究现状及其在未来地理信息领域的应用前景。
4、结合人工智能技术:人工智能技术的发展为WebGIS三维可视化技术带来 了新的机遇和挑战。将人工智能技术与WebGIS三维可视化技术相结合,可以进一 步提高地理信息数据的分析和处理能力,提高决策支持的准确性和效率。
5、跨平台和跨设备兼容性:随着移动互联网技术的发展,如何实现WebGIS 三维可视化技术的跨平台和跨设备兼容性,让用户能够随时随地访问和共享地理 信息数据,也是未来研究的重要方向。
感谢观看
六、结论
本次演示对WebGIS三维可视化的研究现状、应用前景以及未来研究方向进行 了分析和探讨。随着技术的不断发展和应用需求的不断增加,WebGIS三维可视化 技术将在各个领域得到更加广泛的应用,同时也会面临着更多的挑战和机遇。未 来需要进一步深入研究和完善相关技术,加强跨学科合作和应用实践,推动 WebGIS三维可视化技术的不断发展进步。
地质体三维可视化模拟系统的研究与实现

维普资讯
第2 4卷 第 1 期
陈建 明等: 地质体三维可视化模拟系统的研究与实现
8 9
的数字描述. D M 数据的组织较多的是采用不规 对 E 则三角网(r n u t rgl e ok即 TN 模型 Ti gle I eu r t r, I ) a a dr aN w 或规则网格( RD 模型【TN 模 型是 由分散的地形 G I) 2 I ] . 点按照一定的规 则构成的一系列不相交的三角形网
图 1 地 质 体 三 维 可 视来自化 模 拟 系 统 框 架 Fi. Fr me r f het r edm e so a iu l g1 a wo k o h e - i n in l s a t v sm ua ins se o e lgcb d e i lt y tm f oo i o is o g
GI S研究的热点和发展趋势 . 介绍了地质体三维模拟 系统 的基本 原理和系统实现, 探讨在 已有构 模方法的基础上应用
D pi Q re 00 pn L图形库和传 统的二维 G S eh、S LS vr 0 、O eG e 2 I 数据(em d 数据) G o ei a 相结合, 针对地 质体的不规则性。 采
S L e e 0 0属性数据库, Q Sr r 0 v2 实现虚拟的地质体三维
1 系统体系结构
模拟景观. ‘ 本系统采用野外采集 的实际勘探数据做为空间 地质体三维可视化模拟系统将地质体的空间信 数 据 库 和 属 性 数 据 库 的数 据 来 源 . 间 数 据 库 通 过 空 息和属性信息相结合, 充分利用 O e G pn L的三维图形 GI 台 G o daPefsinl S正 emei roes a 生成 . 数据 由野 o 属性
北师大地理信息系统课件13三维地理信息系统及其可视化

简单模型分类
通用模型:试图用一个数据模型表达客观世界中不同应用领域的各类对象; 专题模型:建模主要针对一个专业领域解决问题,如地球科学领域与城市环境;如五面体(或称棱柱体)模型。
三维建模分类
自动建模:基于几何要素如:长方体、棱柱体、圆锥、平截头体等等,在没有人工干预的情况下实现对象模型的表达; 半自动建模:借助建模工具,并在人工交互方式下完成对象的模型表达; 自动建模可以实现对大量对象的快速处理,且对象的表达简捷,易于计算处理,而半自动建模通常可以非常精确地表达对象,但模型复杂,不易计算处理,适于可视化;
为什么一定要研究一个三维通用数据模型?(替2D或补2D?) 三维数据建模真是的三维地理信息系统发展的障碍? 三维地理信息系统究竟具有什么样的框架体系?应该研究些什么问题? 三维地理信息系统与地理信息系统之间是什么关系?是替代关系还是并列关系? 现有众多的三维研究内容与三维地理信息系统是何关系? 三维地理信息系统究竟如何发展?
模型与建模
数据模型分类
符号模型包括用点状、线状两类符号的表达各类对象,能基本上反映对象在二维平面空间的位置和大致形状;符号表达具有较强的数理逻辑,因此,点线面矢量模型易于支持空间拓扑分析; 简单模型用少量的空间数据,利用固定的点线面体要素表达各类对象,能反映对象在三维空间较精确的位置和空间外形与延伸特征,现有3DGIS模型属于此类,如四面体模型、八叉树模型、五面体模型等; 复杂模型则利用大量的空间数据以及纹理数据,主要通过人机交互的方式建立对象的三维模型,在本质上与前两者有很大的差异;
第十三章 三维地理信息系统及其可视化
问题及现状
问题的起源主要是三维数据模型的研究: 许多学者在研究通用的三维数据模型,试图将GIS推广到三维领域!如城市、地质、地震、矿山、海洋、大气等。 目前这种推广工作并不理想! 但有关三维方面的概念及研究成果却层出不穷! 但是什么是三维地理信息系统的特征点或特征性的研究内容?
GIS三维可视化技术

缺点:
交互性较差 真实感不强 与3DGIS数据库关联较困难
基于图像的建模技术
纹理贴图(Texture mapping)、环境贴图 (Environment mapping)
全景建模法
基于图像建模的虚拟小区
集成的建模方法
综合基于图形与基于图像两种三维景观建 模技术,充分利用两者的优势,在不损耗 系统绘制性能的基础上,构造既具有高度 真实感的三维景观,又可方便地构建三维 实体对象之间的拓扑关系,与GIS数据库系 统相关联,以构成成熟的3D GIS系统,是 目前发展的趋势。
三、多维数据可视化技术
二维可视化技术 2.5维可视化技术 三维可视化技术 LOD技术 OpenGL技术在地理信息三维可视化系统中
的应用 虚拟现实技术
多维数据可视化技术
GIS的多维可视化是指采用二维、2.5维、三维、四维乃至n 维等表现形式来反映地理客体的多维特征
二维可视化技术
InfoEarth TelluroMap
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Skyline
Skyline具有强大空间信息展示功能,支持 交互式绘图工具,提供三维测量及地形分 析工具,提供数据库接口支持如Oracle, ArcSDE,拥有强大数据处理能力。Skyline 在专业的空间分析尚有不足,如缺少淹没 分析。由于Skyline是外国三维平台,最新 版本都无汉化版本,本地化的速度也比较 慢。
(二) GIS可视化的实现工具
将实现地理信息可视化的基本工具归结为 如下几类:
传统的地图制图软件 三 维 模 型 制 图 软 件 ( Open GL,3DMAX,
AutoCAD等)可实现逼真的三维模型 虚拟地理信息系统(VRGIS)
地理信息的可视化

6.地理信息的可视化6.1基本概念可视化(Visualization)是指在人脑中形成对某物(某人)的图像,是一个心理处理过程,促使对事物的观察力及建立概念等。
科学计算可视化是通过研制计算机工具、技术和系统,把实验或数值计算获得的大量抽象数据转换为人的视觉可以直接感受的计算机图形图像,从而可进行数据探索和分析。
把地学数据转换成可视的图形这一工作对地学专家而言并不新鲜。
测绘学家的地形图测绘编制,地理学家、地质学家使用的图解,地图学家专题、综合制图等,都是用图形(地图)来表达对地理世界现象与规律的认识和理解。
科学计算可视化与上述经典常规工作的最大区别是科学计算可视化是基于计算机开发的工具、技术和系统,而过去地学中的可视表达和分析是手工或机助的(计算机辅助制图),并把纸质材料作为地图信息存储传输的媒介。
科学计算可视化,自从80年代末提出以后,得到了迅速的发展并成为一个新兴的学科,其理论和技术对地学信息可视表达、分析的研究与实践产生了很大的影响。
国际地图学会(ICA)在1995年成立了一个新的可视化委员会,并在1996年6月与计算机器图形协会(ACM SIGGRAPH)合作,开始一个名为“Carto-Project”的研究项目,其目的是探索计算机图形学的技术与方法如何更有效地应用在地图学与空间数据分析方面,促进科学计算可视化与地图可视化的连接和交流。
地学专家对可视化在地学中的地位和作用,已进行了比较深入的讨论,从不同的角度提出了与可视化密切相关的地图可视化、地理可视化、GIS可视化、探析地图学(Exploratory Cartography)、地学多维图解、虚拟地理环境等概念,但有不同的理解,对其相互关系的认识也不明确。
地理信息系统的多维可视化是指采用2.5维、三维和四维等地图表现形式来反映地理客体的多维特征,其中2.5维形式是图面上有隐藏部位的鸟瞰式地图表现形式,又称“假三维”,例如表示矿床的面层,可用显示为同分异状的等值线或不规则三角网中的小块平面来表示,而面上的高程值都不是一个独立的变量,在任一给定的位置仅能用一个高程值表示一个面。
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浅析地理信息三维可视化系统的实现
作者:陈磊曾令美
来源:《计算机光盘软件与应用》2013年第24期
摘要:现在是信息全球化发展的新时期,各项方针政策的制定都与信息的获得有着越来越密切的联系,对于现阶段地理信息与系统的探寻,最火热的话题当数地理信息三维可视化系统,对这一课题的研究是满足众多行业适应当下发展节奏的需求。
在信息管理界,正在迅猛发展着的地理信息系统的研究需要三维可视化手段的加入才能弥补既往研究中存在的一系列与时代发展不相适应的地方。
关键词:地理信息三维可视化系统;远程控制技术;计算机信息技术
中图分类号:P208;TU990.3
这些年以来,计算机信息技术、远程控制技术、摄像测量技术等一系列科学技术都有了突飞猛进的发展,这些发展变化将以最快的速度在最短的时间段内捕捉到空间信息,接着进行三维景观的重组变得不再只是梦想。
特别值得一提的是地理信息三维可视系统的问世以及进一步研究应用为人们更好地认识周围环境提供了新的方法和角度。
在与之相关的环境虚化体系里面,地理信息三维可视化体系也属于一种起着关键性作用的构成成分。
1 三维可视化地理信息系统的发展
当下出现的三维GIS系统以三维数据作为基础,能够很客观地将我们周围真实存在的事物进行虚拟化地再现。
该体系在现阶段已经取得了很大的发展与进步,并能很好地处理大量数据漫游以及贴面修改等事务。
不过在三维数据研究、建立模型以及数据整理等层面上还有不少不足之处需要改正。
在当下,所能实现的只有在二维GIS的基础上增加一些填补工作,辅助建成三维的景观模型,而这样做充其量也只是山寨的三维GIS。
三维可视化地理信息系统本来是对周围环境三维数据的储备,处理以及能够看见等不同技术的结合。
但是就现在的技术水平而言,我们只能对山寨GIS进行利用,要是想要形成一个真正完整的三维GIS,我们必须处理好下面几个点:巨大的数据总量;多种繁琐的空间关系;数据储备以及整理、查看、搜索等等[1]。
2 地理信息三维可视化系统的应用现状
2.1 城市。
中国的城市聚集着越来越多的人,越是繁荣人口密集的城市似乎越具有吸引更多的人群加入其中的魅力。
人口的大量集中使得城市建设面临着越来越多的问题,而地理信息三维可视化系统的问世与进步可以为城市的发展提供很大的方便。
例如城市管理中的居民管理、大气污染状态监控管理、地下用水管理、地下线路管理等等。
2.2 环境。
新世纪,随着生态环境保护以及可持续发展观念的深入人心,地理信息三维可视化系统可以对大气环境、地表环境以及地下环境进行全方位的监控报告,能够生动真实客观地将我们周围的环境状况模拟出来,让我们及时客观地将周围的环境发展状况认识清楚,有利于更好地采取有效的措施进行治理和防护。
2.3 地质。
地质是当下众多行业与学科研究工作正常进行的基础载体。
地理信息三维可视系统能够更好地将我们拥有的地质环境,结构组成清晰地模拟出来,客观真实地再现在人们的面前,为各项研究工作,生产工作的正常进行,顺利展开提供无穷无尽的便利。
2.4 矿山。
在矿产这一行业,地理信息三维可视系统又能将矿物质的形态与组成结构清晰地表达出来。
有利于矿产勘查工作者掌握巷道,矿场等的详细地理信息,为矿产事业的发展提供详细有用又准确的第一手资料。
方便相关政策方针的制定。
2.5 海洋。
新世纪又将是一个海洋的世界,对海洋展开的研究利用将是我国是实现可持续发展目标的一个重要的手段。
在这一方面地理信息三维可视化系统能够准确客观地将海洋知识汇报给有关研究机构,进行海水盐分、温度、压力以及水流方向等的研究,有利于我国对海洋的进一步开发。
2.6 气象。
还可以用来汇报高空大气的情况,包括气流、风向、气压、构成元素、成分变化等。
综上所述,地理信息三维可视化系统在我们的日常生活生产发展中涉及领域之广不容忽视,随着人类社会的进一步发展,它可以帮助我们解决各种各样的问题,所以要予以高度重视和关注。
3 地理信息系统基础平台的选取
地理信息三维可视化系统想要获得进一步全面的发展,不得不考虑地理信息系统平台的正确选择。
在这一方面,一般使用的一个平台就是美国MIS企业开发出来的一款软件,Maplnfo,用它来作为地理信息三维可视化系统开发的平台。
该软件具有功效超大、综合性强、比较直观等特点[2]。
这款软件可以将数据和图像信息有效地组合在一起,对繁琐的地理信息进行分析,而且其具有的可视化地理分析能力还能够允许使用者将不一样的数据联系在一起,并将其展现出来,表达出数据中间存在的联系,以及数据的形式。
它的特点有:
3.1 代码匹配。
该系统能够为前后输入的图像以及属性数据进行自动的匹配工作,而且能够对这一过程中产生的错误进行自动修复。
同时该系统还能够通过MapBasic语言对图像与数据进行有效地连接。
3.2 查询功能。
Mapinfo允许对图像进行的点查看,功用齐全的SQL查看,为地理表达提供支撑,也可以将图形与数据连接在一起。
搜素的成果能够用图形、表格等进行表达。
3.3 图形编辑和显示。
允许对图形上的事物进行随意地删除和增加,也可以将独自的记录与条件等进行修改。
至于数据的展现完全可以通过三种不一样的形式。
3.4 输出功能。
可以将图形的部分打印出来,也可讲内部的数据变成AutoCAD能够识别的另一种形式。
内部格式的数据形式也可以进行转变。
3.5 Mapinfo。
不允许对象拓扑关系的构建。
空间分析的作用需要通过最基本的对话框交互形式来完成。
4 三维可视化软件的选取
在地理信息三维可视化系统中,对三维可视化问题的研究与分析是其关键的构成部分。
其中处于最中心地位的一个工具是三维可视化工具,它是及逆行那个三维图像研究制作,对地理信息三维可视化系统展开研究的关键性的一个步骤。
在信息计算机起步之初,人类就已经展开了对计算机图像的研究工作,一直到九十年代开始,人类开始认识到繁琐的数字通过图像来表达更加利于理解,所以自此开始,三维图像以飞快的速度发展了起来。
5 地理信息三维可视化系统的进一步是实现
当下,在国内外,地理信息系统研究界,地理信息三维可视化系统的研究俨然已成业界的热门话题,计算机信息技术还在进一步发展中,所以地理信息三维可视化系统的发展还需要进一步的研究。
5.1 在数据层面,地理信息三维可视化系统数据主要由四个构成成分组成:图像的几何位置、属性信息、高度以及拓扑联系。
在这些构成中缺少的是数据的Metadata,alsomeans元数据。
该项数据是用来对数据的出现、投影形式、坐标构成、使用时间段、编码计划等作出记载,元数据有利于数据共享的实现。
5.2 应该形成一种三维可视化基础数据的管理体系,也就是说用该体系来对数据的录入录出,以及数据库的形成进行统一的管理控制。
5.3 该体系只保证了由二维地理信息系统转变为三维地理信息系统的一个方向上的督查,但是一个完善的三维地理信息系统应该将二维地理信息系统和三维可视化系统进行查询上的交换。
5.4 网络技术正在经历着飞速的发展变化,信息技术的更新换代,使得它在页面制定、公布以及传递等方面起着十分重要的影响,网络地理信息系统三维可视化系统能够帮助其是实现大众化的发展。
5.5 由于本系统还有针对高层领导的校园规划、建设等方面的决策要求,故需要根据实际情况实现本系统的辅助决策支持功能。
6 结语
地理信息系统是以计算机为基础的一项应用技术,它使与地理空间分布有关的信息得到更有效、更迅速的利用和传播。
但大多数地理信息系统及其应用是基于二维坐标系的,缺少管理、分析复杂三维物体的功能,难以满足地理科学、大气科学、海洋科学等研究三维空间特征的要求,地理信息三维可视化系统的研究与开发己成为地理信息系统研究领域的重要方面。
参考文献:
[1]范江,汪嘉平.城市三维可视化地理信息系统初探[J].现代测绘,2005.
[2]吕志慧.地理信息三维可视化系统应用研究[D].郑州大学,2002.
作者单位:武汉工程大学计算机科学与工程学院,武汉 430074。