新一代三维地理信息系统研究与应用

时间:2022-10-07 01:26:46

新一代三维地理信息系统研究与应用

摘要:随着现代信息通信技术的发展以及地球信息科学研究的进步,新一代三维地理信息系统的应用也越来越广泛。三维地理信息系统不仅突破了二维平面的束缚,同时为信息的判读和空间分析创造了更好的途径,并且能为相关行业的进一步突破提供一定程度的辅助决策支持。因而,对新一代三维地理信息系统的深入研究及应用,具有重要的价值。

关键词:新一代;三维GIS;应用;发展

分类号 : TN9 TN

1、地理信息系统现状描述

作为当今最具发展前景的三大高新技术之一,地球空间技术正快速发展,同时也推动着地球空间信息及应用服务产业的发展,使之成为国家战略性新兴产业。在这一良好的发展背景下,我国的地理信息产业正呈现爆炸式增长,而年平均增长率更是达到20%。然而,我国地理信息产业的总体规模、水平与发达国家还有一定的差距,综合竞争力还有待提高。下面来说一下现在三维地理信息系统存在的问题及意义。

1、1目前三维地理信息系统存在的问题

(1)数据模型、结构不完善。三维空间模型是建立三维空间数据库的理论基础,由于对空间事物处理组织能力弱加之它的客观抽象性的特点使其尚未被大多数人接受,需要建立起更容易被人们认可的理论与模式,进一步对其进行研究与完善。

(2)表达和管理的矢量数据方面的缺失。现在的三维地理信息系统采用非GIS数据的管理方式,但其表达和管理的矢量数据其实还是非常有限。而对于GIS的研究,对矢量数据的表达、空间的分析与操作又是极其重要的,所以这方面的缺失事实上还是一个比较严重的问题。

(3)分析决策事物的限制。地理信息系统静态、单时相空间数据组织与管理的模式,虽然有一定的地域分析处理能力,但涉及空间数据的挖掘,则缺乏相当的能力。

(4)数据共享困难。由于地理信息系统基本上以系统为中心,而不同系统又有不同的数据模型和功能组织结构,每个系统在实际操作上的差别很大,同时加上内部空间数据组织的互相保密,这都为数据共享以及服务共享增加了困难。

1、2新一代地理信息系统的意义

三维意味着多维,也就是说它在一定程度上、某些方面上突破了二维的某些局限性。三维的城市空间框架是城市规划设计、建设管理和综合竞争力的重要依托。为了不阻碍三维GIS技术飞发展,“数字景观模型的采集和处理”被列为测绘科技发展“十二五”规划的关键技术,这以政策性的规划表示简单高效而低成本的三维服务将得到重视和发展。

应该说,地理信息系统已经不仅仅是一种工具,它的内涵外延随着其发展而不断充实发展。尽管最初的地理信息系统以一些具体的应用系统为主,但随着地理信息系统和全球定位系统的产业化,地理信息系统也开始有了理论基础。目前,科学家普遍认为GIS已经由技术发展成为科学,有其明确的研究对象、特有的理论体系以及特定的应用领域。

GIS的普及将为其发展孕育更多生长点,而“数字地球”等观点的提出,也为新一代GIS技术的发展提供了良好的机遇。

2、 三维GIS的应用需求

2、1专业化应用

专业化、技术化应用可以说是GIS发展创新的源动力,因为GIS技术最初就是为了土地规划管理应用而产生,其原有的研究领域,比如资源调查、环境检测、城市规划管理等成为办公室自动化系统的组成部分,而随着网络技术的进一步发展,GIS技术也逐渐为资源环境研究发挥了一定的作用,只是随着其不断发展成熟,GIS可以为更广大的群体服务。专业化应用的GIS精确建模、解析分析问题的功能要比大众化应用的功能复杂很多,它的应用更深层次的一个发展方面是面向大型项目,如美国内务部土地管理局的自动土地与矿产资源系统,我国上海、北京等地的城市信息系统等。在三维地理信息系统技术不断发展的今天,它将更广泛、更合理地应用到城市规划、工程设计、地质灾害与风险评价等项目中去,发挥其不可取代的作用。

2、2大众化应用

GIS技术的网络化应用使普通百姓渐渐成为最广大的收益群体。有人说,21世纪是GIS的家庭时代,美国的GIS公司更是提出了“个人的GIS”口号。GIS在日常生活中的应用,趋向更灵活直观的可视导航,而逼真可视导航的数据基础是图像,所以高分辨率的遥感影像更能促进GIS的大众化应用普及开来。类似地图导航服务,需要的知识简单的数据模型、简单的查询和分析功能。在我国,早在1999年,“首都之窗”政府网站的地图信息、浏览、查询等功能的开通,就为我们查询路线、地点提供了方便。另外,在国外,GIS的应用更为普遍。美国大约84%的政府部门使用了GIS技术,美国政府白宫的GGIS也早就投入使用,甚至通过GIS系统用于总统竞选。可以说,GIS在日常生活中的应用,为人们资源共享、工作出行甚至更深层的活动提供了方便。

总而言之,GIS已经形成了多层次的应用格局,成为信息产业的一部分,而这些不同层次的应用又反过来推动了GIS的创新和发展。

3、 三维地理信息系统的发展趋势

3、1灵活性和智能性

随着GIS在互联网中的应用,GIS也融入了IT产业的潮流,通过采用主流技术的标准和协议,实现技术灵活性和智能化。IT技术促进了GIS的融合集成,使其更具灵活性。例如“5S-MM”技术的融合。其中,“5S”指的是RS、GPS、GIS、ES、DPS和多媒体技术。各种系统的巧妙结合,则能产生各种智能系统,如GIS与办公自动化、管理自动化结合产生的“智能大厦”、“数字城市”等;多媒体与GIS结合产生的多媒体地理信息系统,如多媒体导游图、城市地理信息系统等。可想而知,IT技术与GIS技术的融合将给地理信息系统的发展注入新的活力。

3、2组成的组件化和开放化

组件的开发使软件产业发生革命,而基于面向对象技术和分布式计算机的组件化GIS软件体系结构也随之诞生。COM GIS是通过每个控件完成各自功能来达到功能的合理划分的。每个GIS控件之间、GIS控件和其它非GIS控件之间,都可以通过可视化的开发工具集成以形成最终的GIS应用。各个部分的控件搭建、组合起来,就可以实现功能的组合,构成应用系统。而随着组件的可操作和可移植性,不同软件之间的共享功能也可以实现。

3、3规范化和标准化

GIS技术的标准化和规范化,包括计算机硬件和软件、GIS数据格式和结构、数据分编码和数据参考系统等。目前,从标书的制定、体统方案的审定到系统开发和实际应用的过程中,依然看不出系统建立过程的规范性。用户不明确自己的目标,开发者也不明确业务要求,可以说,方方面面都有一些模糊的因素在里面。这就使得开发系统的过程中需要不断磨合,造成浪费。为了新一代GIS技术的高效发展,对于GIS的用户分析、系统设计、系统开发以及应用分析,都应向规范化和标准化的目标发展,方向明确,省去无谓的浪费。

结语:目前,三维地理信息系统已经在使用中,由于其在国土资源管理、重大规划编制、应急决策指挥等方面都发挥着重要的作用,因此受到了来自各方面的好评。对于这个在人们的生活中开始起到相关作用的技术,我们将通过进一步的研究和开发来完善它,使之能更好地服务于各个专业领域以及人们的日常生活。

参考文献:

[1]景贵飞.新一代地理信息系统对地球信息科学研究的意义浅析.地理信息世界,2003(02)

[2]眭海刚.我国新一代三维地理信息系统的研究与应用.中国科技成果,2014(05)

作者简介:董万虎 1982年2月 男 浙江省宁波市宁海县 2005年毕业于浙江林学院(现浙江农林大学)计算机科学与技术专业 学士 现供职浙江省测绘大队 软件设计师 中级 研究方向 软件架构设计

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