第九讲GIS的发展趋势试卷.ppt

由于地质矿体和矿山等三维实体不仅它的表面呈不规则状,而且内部物质也不一样,此时Z值不能作为一个属性,而应该作为一个空间坐标,矿体内任一点的值是三维坐标x,y,z的函数,即P=f(x,y,z)。而我们在目前进行三维可视化的时候,z是xy的函数,如何将P=f(x,y,z)进行可视化,表现矿体的表面形状,并反映内部结构是一个难题。所以当前真三维GIS还是一个 “瓶颈”问题,推出了一些实用系统,但一般都作了一些简化。 诸如2.5维的GIS,目前技术比较成熟,市场上有不少这样的系统; 但是当前许多这样的三维GIS与GIS基础软件脱节,没有与主模块融合在一起,空间分析功能受到限制; 另一方面,一般采用文件系统管理数据,不能对大区域范围进行建模和可视化,似乎有点像儿童游戏软件。 只有采用了空间数据库的主流技术,包括应用服务器中间件技术,能够建立大区域,如一个特大城市的三维空间数据库,包括分布式数据库,并与传统二维GIS紧密结合,才可以起到真正的作用。 4. 3D4D GIS 数据多维化 另一方面，地理信息系统所描述的地理对象往往具有时间属性，即时态。 随着时间的推移，地理对象的特征会发生变化，这种变化可能是很大的，但目前大多数地理信息系统都不能很好地支持地理对象和组合事件时间维的处理。 许多GIS应用领域的要求都是基于时间特征的，如区域人口的变化，平均年龄的变化，洪水的最高水位的变化等。 对这样的应用背景，仅采取作为属性数据库中的一个属性不能很好地解决问题 因此，如何设计并运用4D GIS来描述、处理地理对象的时态特征也是个重要的研究领域。 4. 3D4D GIS ?GIS处理的空间数据，本质上是三维连续分布的，但目前，GIS的主要应用还停留在处理地球表面的数据上。尽管有些GIS软件还采用建立数字高程模型的方法来处理和表达地形的起伏，但涉及到地下和地上的真三维的自然和人工景观就显得无能为力，只能把它们先投影到地表，再进行处理，实际上系统是以二维的形式来处理数据。这种试图用二维系统来描述三维空间的方法，必然存在不能精确地反映、分析和显示三维信息的问题。 4. 3D4D GIS 三维 GIS 目前的研究重点 三维 GIS 目前的研究重点集中在三维数据结构（如数字表面模型、断面、柱状实体等）的设计、优化与实现，体视化技术的运用，三维系统的功能和模块设计等方面。 加入时态特征的四维 GIS 许多GIS应用领域的要求都是基于时间特征的，如区域人口的变化、平均年龄的变化、洪水的最高水位的变化等。对这样的应用背景，仅采取作为属性数据库中的一个属性不能很好地解决问题，因此，如何设计并运用4D GIS来描述、处理地理对象的时态特征也是个重要的研究领域。 4.1 二维半的GIS 目前的GIS软件大多都不能表达、分析和处理真实的三维世界。它们只能支持数字化的二维平面图，或是通过不同遥感平台得到的二维像素阵列，借助于建立高程模型，它们也仅仅达到二维半的水平。 在GIS的某些应用领域中，如地质、气象、水文等领域，这种用二维方法表征三维地理现象的解决方案显然有很大的缺陷，人们无法获得三维地理实体之间的空间关系，但这些三维信息在这些应用领域中却至关重要。 ????三维GIS与二维GIS相比，在数据采集、表达和管理、系统维护以及功能界面设计等方面都要复杂得多。 * * 4.2 三维GIS的技术难点与实现途径 三维GIS的研究绝不只是对二维GIS的简单扩展，而是从整个GIS数据处理流程到系统体系结构的改变。以数据为中心，GIS可以认为是一种采集、存储、管理、分析、显示和应用地理信息数据的计算机系统。在这些环节上三维GIS存在的技术难题： （1）数据采集：昂贵，难度大 （2）数据存储：数据模型不完善 （3）数据管理：拓扑运算不成熟 （4）数据分析：空间关系运算不成熟 （5）数据显示 4.3 四维GIS的研究 四维GIS系统的主要研究领域是时空数据的描述、存储、操作、查询、分析和显示的方法以及整体系统结构设计。 许多GIS应用领域，如地籍管理、房地产交易、地震预报与救援、环境监测、天气预报等具有很强的时间敏感性，空间实体的属性随着时间变化而变化的特点对于特定问题的求解是非常重要的。 4.3 四维GIS的研究 1.时空对象分类 （1）根据事件发生频率可分为发生频率较高的和发生频率较低的。 （2）根据系统确定位置的方法可分为使用绝对地理位置的和使用相对地理位置的。 （3）根据空间和属性变化的主导性可分为以空间变化为主的和以属性变化为主的。 （4）根据变化形成可分为连续的和离散的。 （5）根据对象生命期的不同可分为长期的、中期的和短期的。 （6）根据目标空间结构可分为连续分布结构、多边形结构、网络结构及多边形和网络混合结构。