三維電子沙盤國內(nèi)外現(xiàn)狀1

1、三維電子沙盤國內(nèi)外現(xiàn)狀、總體概況近幾年，在地形圖基礎(chǔ)上發(fā)展起來一些用于表示三維空間的圖形模式。這些圖形模式有三維電子沙盤、三維數(shù)字地圖、三維電子地圖、三維景觀圖等等。三維電子沙盤更加注重重大比例尺的地形表現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)三維地形圖系統(tǒng)越來越受到研究者的關(guān)注，免費(fèi)公共服務(wù)系統(tǒng)的推出第一次將這個全球高分辨率影像及三維場景真實(shí)地展現(xiàn)在在用戶面前，極大地促進(jìn)了各個行業(yè)用戶在三維可視化方面的需求。等三維可視化平臺的推出更是讓用戶的需求逐步轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)。但是三維電子沙盤的效率目前依然是用戶感到不滿足的一個重要環(huán)節(jié)之一，也是眾多學(xué)者研究和思考的熱點(diǎn)。數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)快速傳輸是影像網(wǎng)絡(luò)三維可視化效率的核心環(huán)節(jié)之一，在網(wǎng)絡(luò)三維

2、可視化系統(tǒng)中，對于服務(wù)器頻繁的數(shù)據(jù)請求及網(wǎng)絡(luò)通信代價很大程度影響系統(tǒng)運(yùn)行的效率；降低訪問頻率、盡可能減少數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸量是需要重點(diǎn)考慮的問題。成熟的客戶端數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制是衡量網(wǎng)絡(luò)三維可視化系統(tǒng)是否成熟的重要標(biāo)志。網(wǎng)絡(luò)三維可視化系統(tǒng)通常有大量經(jīng)常被訪問的影像、模型、地形、矢量數(shù)據(jù)，為了避免頻繁地與數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行交互，需要將經(jīng)常被訪問的數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存和外存緩沖中，可以大幅度地提高系統(tǒng)的性能。2、三維可視化方面國內(nèi)外的現(xiàn)狀目前，國內(nèi)外關(guān)于緩存及優(yōu)化算法的研究有很多。但是，針對網(wǎng)絡(luò)三維可視化系統(tǒng)緩存研究公開發(fā)表的很少。緩存機(jī)制雖然能夠在一定程度上改善系統(tǒng)性能，但對網(wǎng)絡(luò)3維可視化系統(tǒng)的緩存管理明顯缺少針對性

3、。當(dāng)前三維可視化方法主要有計算機(jī)透視法、計算機(jī)影像編修法、計算機(jī)繪圖及模型法、計算機(jī)模型及影像合成等，但它們大都是用柵格或影像表示空間地理信息的，類似于三維數(shù)字地形圖的概念，但是又有很大不同。前者強(qiáng)調(diào)三維視圖，重視空間認(rèn)知的功能，后者側(cè)重三維空間的可編輯、可操作性，方便工程規(guī)劃和設(shè)計。以規(guī)則格網(wǎng)（）為基礎(chǔ)的三維地形可視化這方面的研究算法也比較多大致可分為以下幾個階段：9在的算法基礎(chǔ)上，提出了實(shí)時優(yōu)化自適應(yīng)網(wǎng)格（）算法，它使用二叉樹而不是連通圖來表示地形結(jié)構(gòu)。和都是采用規(guī)則的簡化模式，分別代表了當(dāng)前的兩大主流法則：基于四叉樹的（）地形分割和基于二叉樹的地形分割。9提出基于規(guī)則格網(wǎng)的四叉樹來表示地

4、形，采用一種特別的誤差計算方法消除塊間裂縫，把結(jié)點(diǎn)變形融入算法框架，取得較好的可視化效果。0陳剛提出一種基于（參見地形模型的實(shí)時動態(tài)構(gòu)網(wǎng)算法的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)解放軍信息工程大學(xué)測繪學(xué)院，陳剛）通過定義模型中頂點(diǎn)間的約束關(guān)系，解決四叉樹中裂縫問題，還利用誤差繼承的方法將頂點(diǎn)間的約束關(guān)系反應(yīng)到頂點(diǎn)的誤差值中，在構(gòu)網(wǎng)的過程中只需要通過簡單的誤差判斷就可以快速得到參與構(gòu)網(wǎng)的頂點(diǎn)。3、國內(nèi)外三維建?，F(xiàn)狀隨著圖形硬件的發(fā)展，視點(diǎn)不相關(guān)遞進(jìn)網(wǎng)格算法應(yīng)用到地形可視化方面，國內(nèi)外關(guān)于三維建模這方面的研究大致可分為以下四類：（）基于二維向三維擴(kuò)展在二維數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建三維是目前三維建模的重要途徑之一。這種方法的優(yōu)點(diǎn)省略

5、了數(shù)據(jù)采集的步驟，建模速度比較快；缺點(diǎn)是由于二維數(shù)據(jù)中信息缺失，如缺少房屋建筑物的高樓信息，只能依據(jù)層數(shù)推測房屋建筑物的高度，這種方法由于缺乏準(zhǔn)確的第三維數(shù)據(jù)以及空間關(guān)系的表達(dá)，所能表達(dá)的信息較少、精度較低，進(jìn)行空間分析能力有限。（）三維建模工具采用三維建模軟件，目前較為常用的是公司的和、公司的、公司的、旗下公司的等，利用采集的空間三維信息構(gòu)建立體模型的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出并制作的三維地物模型外觀精細(xì)、美觀；缺點(diǎn)是適合小范圍內(nèi)的三維重建，大范圍的三維重建不僅工作量大而且地物與地形的集成匹配較為繁瑣。（）數(shù)字地形圖與航空航天遙感影像疊加起來構(gòu)建三維立體模型。如借助語言將影像和高程網(wǎng)格疊加在一起，實(shí)現(xiàn)了可以任

6、意漫游的三維景觀模型借助系統(tǒng)將影像疊加到上，在此基礎(chǔ)上添加地物模型生成地形景觀模型。這種建模技術(shù)較適合大范圍區(qū)域內(nèi)三維地形瀏覽，但是空間對象的編輯、查詢和空間分析的功能比較弱。（4）真三維空間數(shù)據(jù)模型隨著三維數(shù)據(jù)獲取技術(shù)（數(shù)字?jǐn)z影測量技術(shù)，高分辨率衛(wèi)星影像與航空立體像對獲取技術(shù)，激光掃描技術(shù)等直接獲取或自動、半自動提取地物的真三維信息）的快速發(fā)展和計算機(jī)性能的提高，獲取大面積精細(xì)、完整的三維信息（包括形狀、高度）相對容易實(shí)現(xiàn)，迫切需要一個真三維的空間數(shù)據(jù)模型來組織和管理三維數(shù)據(jù)。國內(nèi)外許多專家進(jìn)行了大量的探索和研究，目前將三維空間模型大致分為三類基于矢量結(jié)構(gòu)的、基于柵格結(jié)構(gòu)的和失柵混合結(jié)構(gòu)的。

7、國內(nèi)外一些著名的公司與研究機(jī)構(gòu)也已經(jīng)相繼堆出了比較有代表性的三維軟件系統(tǒng)。年公司推出了并出現(xiàn)和模塊。公司在原先平面信息基礎(chǔ)上拓展了三維功能等。美國的公司開發(fā)研制的、此系統(tǒng)為三維環(huán)境下的可視化分析表達(dá)提供了地理信息系統(tǒng)的功能，用戶可以實(shí)現(xiàn)對三維景觀進(jìn)行實(shí)時查詢與交互式操作。主要功能有三維可視化，交互式操作、實(shí)時貫穿飛行以及目標(biāo)對象的集成鏈接，同時能夠建立虛擬現(xiàn)實(shí)的世界。美國的軟件。軟件是融合了I,和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的三維可視化I利用數(shù)字正射影像、數(shù)字高程模型、矢量數(shù)據(jù)、三維模型和屬性數(shù)據(jù)等多種數(shù)據(jù)源，建立交互式三維可視化的場景，能夠快速創(chuàng)建、編輯、瀏覽、管理和分析大區(qū)域范圍的三維景觀，而且能夠支持大

8、型數(shù)據(jù)庫和實(shí)時的信息通訊技術(shù)。國內(nèi)適普軟件有限公司的。該系統(tǒng)是一套綜合了數(shù)字正射影像（）、數(shù)字地面模型（）數(shù)字線化圖（）和數(shù)字柵格圖（）四類對像的虛擬現(xiàn)實(shí)管理的地理信息系統(tǒng)。此系統(tǒng)結(jié)合了可視化技術(shù)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)VR，完全可以真實(shí)重現(xiàn)特定環(huán)境下的三維場景1，把所有管理對象都置于同一個真實(shí)的三維可視化世界中。國內(nèi)靈圖的。能夠支持和兩種國際上主流的圖形軟件，可以充分利用目前計算機(jī)軟件性能和不斷發(fā)展的數(shù)字地形學(xué)理論和技術(shù)，而且其具備較為完整的空間數(shù)據(jù)體系，強(qiáng)大的三維空間數(shù)據(jù)處理和分析功能，海量空間數(shù)據(jù)的管理水平，支持大規(guī)模場景的可視化，較高的數(shù)據(jù)共享與互操作性，并且具有包括、插件和控件的開發(fā)功能，適合

9、用于開發(fā)三維可視化應(yīng)用系統(tǒng)。4、國內(nèi)外主流三維地理信息平臺介紹(1)GoogleEarth：2004年10月27日Google宣布收購了Key-hole公司，并于2005年6月推出了GoogleEarth系列軟件。GoogleEarth以三維地球的形式把大量衛(wèi)星圖片、航拍照片和模擬三維圖像組織在一起，使用戶從不同角度瀏覽地球。GoogleEarth的數(shù)據(jù)來源于商業(yè)衛(wèi)遙感衛(wèi)星影像和航片，包括DigitalGlobe公司的QuickBird，IKOONOS及法國SPOTS。全球地貌影像的有效分辨率至少為100米，通常為30米，視角海拔高度(Eyealt)為15公里左右，針對大城市、著名風(fēng)景區(qū)、建筑

10、物區(qū)域會提供分辨率為1m和0.6m左右的高精度影像，視角高度(Eyealt)分別約為500米和35O米。目前提供高精度影像的城市集中在北美和歐洲，以及其他地區(qū)的重要城市。GoogleEarth客戶端軟件提供了三個版本：個人免費(fèi)版、Plus版、Pro版。另外，GE還提供了一個企業(yè)級的解決方案,用于在企業(yè)內(nèi)部部署GE應(yīng)用。作為一款功能強(qiáng)大的桌面地球?yàn)g覽器，自推出至今展現(xiàn)出了巨大的魅力，征服了無數(shù)用戶。憑借著其強(qiáng)大技術(shù)實(shí)力、經(jīng)驗(yàn)，為企業(yè)提供各種級別的解決方案，并取得了不俗的業(yè)績，可以肯定未來GE在各個行業(yè)的應(yīng)用廣度、深度都潛力巨大。但是與VirtualEarth、WorldWind一樣，Google

11、Earth都還不具備空間分析、大型數(shù)據(jù)庫管理的功能。相比之下，全球在這一方面較為出色的是美國的軟件Skyline和國內(nèi)軟件EV-Globe。(2)WorldWind：WorldWind是由美國國家航空暨太空總署(NASA)阿莫斯研究中心的科研人員開發(fā)的開放源代碼(OpenSource)。WorldWind可以利用Landsat7、SRTM、MODIS、GLOBE,LandmarkSet等多顆衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，將Landsat衛(wèi)星的圖像和航天飛機(jī)雷達(dá)遙感數(shù)據(jù)結(jié)合在一起，讓用戶體驗(yàn)三維地球遨游的感覺。在瀏覽地球的同時，還提供了月球數(shù)據(jù)，可以對月球進(jìn)行虛擬的巡航。WorldWind能夠?yàn)g覽由Interne

12、t上的WMS(WebMappingService)提供的圖像。WorldWind正在發(fā)布著數(shù)以千兆的全球NASA衛(wèi)星數(shù)據(jù)，這是數(shù)年來對降水量、溫度、大氣壓和其他許多數(shù)據(jù)每天觀測的結(jié)果。WorldWind還為公眾提供美國地質(zhì)助測局的航拍照片和地形地圖，以及航天飛機(jī)雷達(dá)地形勘測任務(wù)和Landsat衛(wèi)星的數(shù)據(jù)。與GoogleEarth一樣，WorldWind作為可視化三維地球?yàn)g覽平臺，功能強(qiáng)大，具有三維可視化的能力，采用了先進(jìn)的流傳輸技術(shù)，但WorldWind是個完全免費(fèi)的軟件，主要面向科學(xué)家、研究工作者和學(xué)生群體;而GoogleEarth具有較強(qiáng)的商業(yè)性，它的客戶端是面向大眾的，Plus版和Pro

13、版每年分別要付20美元和400美元，免費(fèi)版本被授權(quán)為個人使用，不能用于工作環(huán)境，而WorldWind沒有任何限制。另外WorldWind是完全開放的，用戶可以修改WorldWind軟件本身，GoogleEarth目前只開放了API(應(yīng)用程序接口)。(3)GeoGlobe：2006年4月武漢武大吉奧公司推出了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下全球海量無縫空間數(shù)據(jù)組織、管理與可視化軟件GeoGlobe,該軟件是由武漢大學(xué)測繪遙感信息工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的。GeoGlobe包括三部分：GeoGlobeServer、GeoGlobeBuilder和GeoGlobeViewer。GeoGlobeServer通過分布式空間數(shù)據(jù)引擎，