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(jì)算機(jī)動(dòng)畫和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)蓬勃發(fā)展,并
成為計(jì)算機(jī)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(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)和圖像
圖形學(xué)發(fā)展的熱點(diǎn)之一,它是依靠視覺效果將數(shù)據(jù)所要表達(dá)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(shí)物的空間立體感表達(dá)就比
較抽象,將三維可視化技術(shù)引入GIS領(lǐng)域中可以動(dòng)態(tài)地、形象地、多視角地、多層次地、如實(shí)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(shí)、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(jì)算可視化(VisualizationinScientific
Computer),它是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)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(jìn)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(xiàng)技術(shù),它通過強(qiáng)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(jìn)行描述,具有界面風(fēng)格人性化設(shè)計(jì),實(shí)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(dá)形象化、自觀化操作簡單便利等特點(diǎn)[2]。
2、虛擬現(xiàn)實(shí)
虛擬現(xiàn)實(shí)(VirtualReality)技術(shù)是一個(gè)由圖像技術(shù)、傳感
器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及人機(jī)對話技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。它以計(jì)算
機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),利用高性能、高度集成的計(jì)算機(jī)硬、軟件及各類先進(jìn)的傳感
器,去創(chuàng)造一個(gè)使參與者處于一個(gè)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(jìn)入虛擬境界的參與者的構(gòu)思的
隨著三維GIS技術(shù)的應(yīng)用愈加普及,在智慧城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展,市場監(jiān)管,社會治理,公共服務(wù),環(huán)境保護(hù)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(yùn)維階段所需的各種機(jī)電設(shè)備、物業(yè)管理、安全管理參數(shù)進(jìn)行一體化整合的同時(shí),進(jìn)一步引入建筑的日常設(shè)備運(yùn)維管理功能,形成基于BIM的建筑空間與設(shè)備運(yùn)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(shí)際運(yùn)維管理的需求,基于GIS+BIM大數(shù)據(jù)的智能化建筑運(yùn)維管理系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)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(jī)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(jìn)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(yùn)維分析、安全管理監(jiān)控、品質(zhì)運(yùn)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)。
由于自然資源部的組建,“山、水、林、田、湖、草”作為生命共同體綜合管理是當(dāng)前的迫切需求,原有的單要素的資源管理方式滿足不了當(dāng)前的管理需求,需要技術(shù)上實(shí)現(xiàn)從二維到三維的轉(zhuǎn)變。
自然資源管理中技術(shù)與業(yè)務(wù)的雙轉(zhuǎn)變
隨著GIS的深入應(yīng)用,人們越來越多地要求在三維的場景下還原現(xiàn)實(shí)。在技術(shù)方面,三維GIS先要將地理數(shù)據(jù)變?yōu)榭梢姷牡乩硇畔?,因此人們一方面從三維可視化領(lǐng)域向三維GIS系統(tǒng)擴(kuò)展,這一點(diǎn)同早期的二維GIS來源于計(jì)算機(jī)制圖管理一樣,是從可視化角度出發(fā)的。在需求方面,由于自然資源部的組建,“山、水、林、田、湖、草”作為生命共同體綜合管理是當(dāng)前的迫切需求,原有的單要素的資源管理方式滿足不了當(dāng)前的管理需求,需要技術(shù)上實(shí)現(xiàn)從二維到三維的轉(zhuǎn)變。
1. 機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變帶來的管理提升
2018年自然資源部部長陸昊在海南調(diào)研期間提出,自然資源相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)要由二維系統(tǒng)變成三維系統(tǒng),解決自然資源調(diào)查、確權(quán)和國土空間用途管控等問題。城市空間作為國土空間的重要組成部分,城市發(fā)展逐漸從平面轉(zhuǎn)向了空間,三維思維的城市發(fā)展理念及實(shí)踐的不斷涌現(xiàn),既是城市空間形態(tài)的自然演進(jìn),又是城市發(fā)展過程中解決交通擁堵、環(huán)境惡化、資源匱乏等系列問題的路徑探索。從發(fā)展的角度來看,三維技術(shù)將是承載自然資源管理的重要技術(shù),需要建立實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理、空間展示、空間分析、業(yè)務(wù)應(yīng)用、輔助決策等功能于一體的三維管理平臺。
2. 三維技術(shù)突破帶來全新功能
隨著三維空間信息獲取技術(shù)的發(fā)展,大規(guī)模、高精度、低成本數(shù)據(jù)的獲取成為現(xiàn)實(shí),三維應(yīng)用建設(shè)成本大幅降低。除了成本之外,三維技術(shù)在以下幾點(diǎn)也實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新:利用BIM、三維實(shí)體數(shù)據(jù)模型,實(shí)現(xiàn)從物體表面與形狀的表達(dá)到內(nèi)部結(jié)構(gòu)的表達(dá);新型三維數(shù)據(jù)(傾斜攝影、BIM、激光點(diǎn)云)與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)(影像、矢量、地形數(shù)據(jù)、精細(xì)模型、地下管線)融合,實(shí)現(xiàn)提高了三維場景的建模成本和精度;基于WebGL技術(shù)的Web三維,為構(gòu)建B/S架構(gòu)的三維GIS應(yīng)用提供了可行性,同時(shí)在跨平臺GIS技術(shù)的基礎(chǔ)上,發(fā)展出了Web端的三維空間分析能力;三維GIS標(biāo)準(zhǔn)化與數(shù)據(jù)共享降低三維Web應(yīng)用的建設(shè)難度和建設(shè)成本。
3. 技術(shù)與業(yè)務(wù)融合日趨深入
在自然資源的管理中需要體現(xiàn)個(gè)體及整體的特性,而自然資源中的個(gè)體又極為復(fù)雜,這給三維技術(shù)的應(yīng)用提出了挑戰(zhàn)。眾所周知,每一種三維技術(shù)都各有特長,怎么樣“集百家之長,成自然資源解決之道”呢?三維技術(shù)的融合,為三維技術(shù)在自然資源管理中的應(yīng)用提供了無限可能。在自然資源應(yīng)用層面,利用不同三維技術(shù)的特性,能更好地還原現(xiàn)實(shí)。比如傾斜攝影動(dòng)態(tài)單體化技術(shù),借用矢量面數(shù)據(jù)模型,不僅可以做到單體化選擇、查詢,還可以實(shí)現(xiàn)緩沖區(qū)分析、空間查詢等功能;利用點(diǎn)云的精度、精細(xì)模型的美觀、樓盤表的內(nèi)部信息,還原真實(shí)不動(dòng)產(chǎn)客體信息。
三維GIS技術(shù)助力生命共同體升維
自然資源在空間分布上位置不一、形態(tài)各異,自然資源的管理的不僅是各項(xiàng)指標(biāo),更需要模擬自然資源的真實(shí)分布情況,從實(shí)際出發(fā)、從需求出發(fā),還原自然資源的利用情況、管制情況,更好地去規(guī)劃、保護(hù)、修復(fù)自然資源。
1. 自然資源管理
摸清家底是實(shí)現(xiàn)自然資源資產(chǎn)化管理的重要一步,只有把握現(xiàn)在的數(shù)據(jù)與趨勢,才能決策未來的目標(biāo)與方向。通過系統(tǒng)門戶能看到資源的概括情況,包括各類自然資源的數(shù)量情況、自然資源類別的分布情況、自然資源與不動(dòng)產(chǎn)的關(guān)聯(lián)情自然資源與空間管制的情況。
4. 三維礦體管理
自然資源是生態(tài)環(huán)境的命脈,可以用三維的方式為自然資源“把脈”。沒有了高度,山會變成平原;沒有了樹木,山也不會是金山銀山;沒有地下空間,也不會看到金礦銀礦。自然資源在空間分布上不僅僅是有廣度,還具備一定的深度。通過自然資源三維的建設(shè),實(shí)現(xiàn)從地面到地下,從整體到個(gè)體,直觀的展示一層一層的自然資源在空間上的分布情況。
8. 隧道挖掘分析
交通是連接城市的重要紐帶,也是為城市發(fā)展運(yùn)送人流、物流的重要通道。一條山路,貫通的是山,縮短的是城市之間的距離。但對于隧道挖掘占用的自然資源面積該怎么樣計(jì)算呢?由于隧道和自然資源在二維的投影上是相交的,實(shí)際上占用的面積并非等于相交的面積。以三維的方式,建立穿山隧道模型,實(shí)現(xiàn)二三維的對比分析,為自然資源的占用情況提供準(zhǔn)確分析結(jié)果。
網(wǎng)頁名稱:甘肅三維gis技術(shù) 甘肅三維gis技術(shù)怎么樣
標(biāo)題路徑:http://redsoil1982.com.cn/article32/dojeesc.html
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