三维GIS在环境规划中的应用和发展趋势

三维GIS在环境规划中的应用和发展趋势从人们追求绚丽的视觉体验，真实的空间展现出发，3D将带来前所未有的震撼。GPU硬件的快速发展是3D实现的重要基础。常见的3D应用：电影、电视、游戏等娱乐空间环境(虚拟现实)计算机图形界面3D时代…2前言1.环境规划是人类为使社会经济与环境协调发展而对自身活动和环境所做的时间和空间上的合理安排。2.其基本研究对象是诸如水、大气、土壤、人口等环境要素具有明显的空间分布特性。3前言41.GIS将地理对象抽象成点、线、面的空间实体及其相关属性，研究其空间位置、空间分布和空间关系。2.GIS可准确直观的描述环境规划中的许多反映环境问题和环境过程的模型，如污染物大气扩散模型等，从而为环境规划提供了有力的决策依据。前言1.二维GIS将实际的三维对象抽象为二维的方式表达，具有很大的局限性，不能给人以自然界的本原感受。2.三维GIS比二维图像更直观，空间分析能力能加突出，结合环境分析模型，能全面的审核和评价环境规划方案的优劣、视觉效果以及与周围环境的协调等。5三维GIS介绍三维GIS平台主要应用发展趋势目录CONTENTS6三维GIS介绍定义特点功能三维、GIS和三维GIS定义三维GIS常见功能三维GIS的特点7定义：三维GIS介绍三维——是指在平面二维系中又加入了一个方向向量构成的空间系，一般可指由长、宽、高（X，Y，Z）三轴所构成的空间。地理信息系统（简称GIS）——是在计算机软、硬件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。三维地理信息系统（简称三维GIS或3DGIS）——是利用3S技术（GIS、GPS、RS）、虚拟现实技术（VR）、计算机技术等对地球空间信息进行编码、存储、转换、分析和显示的信息系统，是三维描述、可视化和分析管理的地理信息系统。18三维GIS介绍三维GIS比二维GIS更加直观、逼真的表达客观世界，能够以虚拟立体的方式展现地理空间对象。与CAD及各种科学计算可视化软件相比，三维GIS以三维空间数据库为核心，具有独特的管理复杂空间对象能力及空间分析的能力。特点：29三维GIS介绍比较常见的功能包括：①空间浏览功能②空间查询与统计③动态实时立体模拟④三维空间分析和显示⑤飞行浏览⑥空间数据管理⑦三维模型支持功能：310①空间浏览功能三维场景的快速浏览：能够对重点区域的周边情况进行完整的、立体的展示；能够进行基本的放大、缩小、平移、倾斜、旋转、地形夸大等操作；可以从不同的视点、浏览方向来观察三维地理环境；可观察不同三维景物的横断面、纵断面特征，并能对其参数进行实时修改；11②空间查询与统计查询和统计三维立体模型及相关属性。支持快速定位，根据输入的经纬度坐标实现快速定位，如污染源点定位；可按区域位置、属性种类、用户资料等进行圆形、矩形、任意多边形、底图图幅查询和统计，如多媒体介绍，污染源单项查询，污染源图元属性查询，地方数据库查询，污染信息查询，污染区域查询；能根据不完全的零碎信息进行空间模糊匹配查询和统计，如地名的模糊匹配查询；能够实现对影像数据集的分目录层次管理。12③动态实时立体模拟采用三维动画来模拟复杂的环境过程。如污染物扩散过程模拟、一维河流中污染物的降解过程模拟和规划方案实际执行过程模拟等。13④三维空间分析和显示三维分析主要包括挖填方分析、剖面分析、通视分析、高程分析、坡度分析、淹没分析、距离量测、面积量测、叠加分析、缓冲区分析和网络分析等。14④三维空间分析和显示缓冲区分析可用于自然保护区规划和对确定位置和地物的风险评价和管理，通过缓冲区分析、邻域分析来显示被分析对象的相关信息。如国控污染源、监测断面、排污口等。15通视分析可用于噪声污染在交通干道沿线和城市区域范④三维空间分析和显示16④三维空间分析和显示17④三维空间分析和显示18④三维空间分析和显示能将二维矢量、专题图、遥感影像和多媒体影像等数据图层叠加到三维层上进行显示，可用于环境功能区规划、生产力布局调整和建设项目选址等。19⑤飞行浏览•自定义巡航路线进行飞行浏览，并且通过自定义飞行参数进行多种视角的飞行浏览。20⑥空间数据管理三维GIS能够一体化管理海量空间信息数据；可同时管理矢量/栅格数据，实现矢量快速显示和二、三维矢量联动等问题；能够结合图形和业务的专题属性，实现图文属性一体化。能够管理用户感兴趣的地标数据，方便地标的添加、属性修改和功能拓展。21⑦三维模型支持•三维GIS不仅能全视角的展示地形数据展示，还能将局部的三维模型逼真地渲染出来。用户可以自由添加、修改和删除各类型的三维模型。22三维GIS介绍三维GIS平台主要应用发展趋势目录CONTENTS23三维GIS平台1.GoogleEarth2.WorldWind3.SkylineGlobe4.VirtualEarth5.ArcGISExplorer1.EV-Globe2.UniGlobe3.SmartEarth4.VRMap5.GeoGlobe246.MapGIS-TDE7.SuperMapiSpace8.IMAGIS9.CityMaker10.AlaGIS①GoogleEarth——用户最多的三维地球软件•介绍：GoogleEarth以三维地球的形式把大量卫星图片、航拍照片和模拟三维图像组织在一起，使用户从不同角度浏览地球。GoogleEarth的数据来源于商业遥感卫星影像和航片，包括DigitalGlobe公司的QuickBird，IKOONOS及法国SPOTS。•特点：GoogleEarth仰仗其强大的技术实力和经验，以操作简单、用户体验超群的优势吸收了全球近十分之一的人口使用。•产品方式：GoogleEarth客户端软件提供三个版本：个别免费版、Plus版、Pro版以及企业级解决方案，用于正在企业内部安排GoogleEarth应用。25②SkylineGlobe——个性化的三维地理信息系统•介绍：SkylineGlobe产品能够基于地表的卫星影像、航空影像创建高分辨率的三维虚拟地球场景。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。•产品形式：TerraExplorer、TerraExplorerPro、TerraBuilder、TerraGate。•应用：中国数字海洋系统、公安部警卫基础工作信息系统、数字深圳三维平台、黄河可视化防汛预案管理系统、数字烟台三维城市规划信息系统等。26③WorldWind——最强大的开源地理科普软件•介绍：WorldWind是NASA发布的一个开放源代码的地理科普软件，它是一个可视化地球仪，该软件用C#编写，调用微软SQLServer影像库TerrainServer来进行全球地形三维显示。•特点：WorldWind最大的特是卫星数据的主动更新能力。这种能力使得WorldWind具有在世界范畴内跟踪近期事情、天气改变、火灾等情况的能力。WorldWind是个完全免费的软件，在使用上没有任何限制，主要面向科学家、研究工作者和学生群体。另外WorldWind是完全开放的，用户可以修改WorldWind软件本身。27④ArcGISExplorer——ArcGIS家族的3D后代•介绍：ArcGISExplorer是一个免费的虚拟地球浏览器，提供自由、快速的2D和3D地理信息浏览，充满趣味性且简捷易用。ArcGISExplorer通过继承ArcGISServer完整的GIS性能（包括空间处理和3D服务），达到整合丰富的GIS数据集和服务器空间处理应用的目的。•特点：AreG1SExplore具有和GoogleEarth相似的功能，支持来自ArcGISServer、GML、WMS、GoogleEarth（KML）的数据。28⑤EV-Globe——国内三维海量空间信息平台佼佼者•介绍：EV-Globe具有大范围的、海量的、多源的数据一体化管理和快速三维实时漫游功能，支持三维空间查询、分析和运算，可与常规GIS软件集成，可方便快速构建三维空间信息服务系统，亦可快速在二维GIS系统完成向三维的扩展。EV-Globe提供距离测量、线段剖面、折线剖面、区域淹没、通视分析等三维GIS特色的空间分析功能。可以在EV-Globe中看到烟雾、尘暴、火焰以及下雨、下雪等特殊效果。29⑤EV-Globe——国内三维海量空间信息平台佼佼者•特点：EV-Globe基于组件式开发，具备在普通PC机上就能实现的海量三维模型和影像流畅地进行各项漫游操作的功能。此外在EV-Globe服务器端，用户可根据需要绑定常规GIS平台如SuperMap，ArcGIS等。EV-Globe功能强大、三维表达尺度全面，在国内首次实现了地上、地表、地下、水下信息一体化集成表达。•应用：全国海岛海岸带三维可视化信息系统、中石油海外应急系统、中国石油中长期油气管网建设预测分析、宁波镇海环保三维影像浏览系统、遨游天府--四川省地理空间三维管理系统。30⑥CityMaker——数字城市的三维应用•介绍：CityMaker是数字城市三维可视化平台，主要针对城市规划领域，提供覆盖规划设计、展示、评估、管理的全方位服务。提供从三维地理信息系统建设到应用的全面解决方案。通过CityMaker三维地理信息平台，可以叠加显示城市面貌、规划图册、户籍信息、监控视频等各种二三维数据，还可快速集成已有专业系统，开展基于网络的三维专业应用。31⑥CityMaker——数字城市的三维应用•特点：是面向规划设计师和建筑师的三维辅助设计软件，它将虚拟可视化技术融入设计过程，让设计师在三维环境下进行城市的设计、评估、分析和交流。它可以与3dsMAX等建模软件配合使用，支持材质编辑和物体运动编辑，支持火焰、喷泉、爆炸和雨雪等虚拟现实效果的制作等。•应用：数字北京、数字斯图加特、虚拟圆明园、上海世博会虚拟现实系统等。32三维GIS介绍三维GIS平台主要应用发展趋势目录CONTENTS33三维GIS在环境规划中的主要应用环境评价环境模拟与预测环境功能区划环境规划与决策环境规划的实施环境规划成果展示环境规划空间布局水环境大气环境三维噪声地图1034353DEIA软件NOVA三维环境影响评价系统通用的近场浮射流模型近场-远场无缝耦合三维水动力模型三维地理信息系统三维GIS在环境规划中的主要应用具有灵活和简便导航技术的三维虚拟现实和模拟数据可视化。环境评价：136香港大学WATERMAN（创新型环境知识库系统）项目之3DEnvironmentalImpactAssessment（EIA，三维环境影响评估系统）三维GIS在环境规划中的主要应用用标准等浓度线来表示受影响地区。环境评价：137香港大学WATERMAN（创新型环境知识库系统）项目之3DEnvironmentalImpactAssessment（EIA，三维环境影响评估系统）三维GIS在环境规划中的主要应用环境预测，通过分析各污染物与相关因素的原始数据，得出该污染物形成的一般规律和演变趋势，依据这一规律和演变趋势，预测未来某段时间内环境的状况环境模拟与预测：238三维GIS在环境规划中的主要应用环境功能区划是依据社会经济发展需要和不同地区在环境结构、环境状态和使用功能上的差异，将区域合理地划分为不同的功能区。在三维GIS平台支持下，以合适的基本评价单元，进行空间分析、遥感处理及三维建模和显示，建立区划数据库，对影响功能区划的主要因子，如地形、地貌、植被类型、土壤类型、土地利用现状等，分别建立评价图层，进行叠加分析，得到相关评价的指标数据，并逐级归并，形成分区方案。环境功能区划：339三维GIS在环境规划中的主要应用环境规划，将区域环境现状研究中的各要素、指标结合相应的空间数据，建立多源信息数据库，并构建三维GIS系统。借助环境演变过程的模拟预测结果和环境现状的分析，综合考虑和分析社会、经济和自然各方面因素。根据不同要求