1.三维GIS技术概述

1.1定义

三维概念是建立在三维坐标基础上的一个空间概念，与二维平面相比不同的是，三维体系不仅能够反映出事物之间的平面关系，而且还能够直观、立体地展现出事物之间的空间立体关系。基于三维概念的三维GIS技术形式会通过大数据信息处理功能，将收集整理的信息以图片、表格的方式反馈给用户，从而帮助用户更确切地了解事物所在位置，从而实现对信息更科学的计算和更精准的分析。

从内涵定义上看，三维GIS技术是由计算机程序和地理数据信息结合在一起所打造出来的三维空间信息模型，在这个三维空间信息虚拟模型的作用下，能够可视化地展现出地物的地理位置坐标，进而为工程测量工作的开展提供重要的依据。

1.2特点

二维GIS是在面的基础上对空间进行有限—互斥—完整划分，而三维GIS能够在体的基础上对空间进行合理划分。因此对单一体进行分析的过程中，能够对三维矢量结构几何成分间的拓扑关系进行划分，与二维相比，三维GIS的可视化更为复杂，主要表现在理论、系统以及算法等多个方面。从整体层面进行分析，相较于二维GIS，三维GIS技术能够在客观环境下为用户提供更多的真实体验，主要原因在于能够通过立体造型支持技术为用户展示空间信息，不仅能够充分展示空间对象之间的平面关系，同时能够准确内体现两者之间的垂向关系。除此之外，空间对象的三维分析与操作也是三维GIS技术的主要功能体现，与CAD等可视化软件进行比较，对于复杂空间对象的空间应用效果更理想，主要原因在于三维GIS技术具备独特的空间分析能力，满足目前功能拓展要求。

2.现代测绘技术中三维GIS技术的应用特点

2.1空间可视性

（1）实现对空间事物轮廓特征的可视化处理。三维GIS技术可以借助数据信息对现实世界中事物的空间立体关系进行模拟，从而帮助用户更为直观的感受到空间中的事物状态。三维GIS技术能够将现实事物按照一定等比例进行缩放，进而能够逼真、形象地展现出虚拟化的现实事物。（2）地物属性的可视化处理。三维GIS技术还能够实现对空间分布的地物属性进行可视化处理，在展现虚拟地物的时候，会综合展现出地理空间信息和对应空间属性信息。

2.2空间的导向性

三维GIS技术不仅能够可视化地模拟出地物外部三维空间，而且还能够精细地反馈地物所在空间的信息，从而能够让人们从宏观层面把握地物的基本信息，并根据实际情况对事物所在区域进行定位。这种功能和汽车导航功能十分类似，在给出一个地名的时候可以借助导航将到达这个地方的所有路线图显示出来。三维GIS技术的应用原理类似，在使用这个技术浏览地图的时候可以查看周围的道路、山川河流和休息服务区，并将所获得的资料信息以三维影像的形式展现出来，还可以根据使用者的需求按照一定的比例缩放信息。将三维GIS技术应用到工程测量工作中，能够为工程测量工作的开展提供重要指导支持。

2.3空间思维性

三维GIS技术在使用的时候不仅能够存储各个地物的基本信息，而且还能够存储地物之间的空间位置信息，从而为相关人员分析空间信息提供重要的支持。三维GIS技术的空间思维特点突出表现为借助自身的系统工具来对输入的数据信息进行处理，通过处理会得到直观的数据分析图像。三维GIS技术发展至今积累了大量的数据处理工具，借助各个工具的功能能够对数据信息进行分析，并将结果提交给系统进行综合分析，得出可视化的分析结果。

3.三维GIS技术在工程测量中的具体应用

3.1智能化的数据管理与应用

绘制地形图是地形测量的重要基础，随着技术的优化，地形图的绘制已经由传统模式下的平板仪测图、经纬仪测图优化为三维立体激光扫描、航空摄影测量等多种数字化测图手段。随着地理信息系统的进一步发展，GIS的空间功能愈加丰富，地形图的测绘并非单一的点、线、面数字测绘，更注重对测量成果的共享和利用。将三维GIS技术应用于测量数据处理过程中，能够实现对数据的智能化输入，有效避免传统测量模式下人为因素导致的误差。三维GIS技术庞大的容量能够实现对海量数据的管理，有效解决传统测量模式存在的问题。对成图测绘来说，三维GIS技术能够实现电子地图对传统手绘地质地图的取代，同时灵活转化地图的比例尺、投影、地理坐标和数据形式，简化绘图流程，减少工作量，提高工作效率和准确性。

3.2空间分析功能的应用

空间分析三维GIS技术的主要功能之一，其作用在于对空间信息的提取、表现与传输。三维GIS技术具备空间分析的基本功能，如空间查询和计算、路径分析、缓冲区分析等。通过对三维GIS技术的应用能够实现对大量测量数据的全面管理，同时能够实现数据的分类、分级呈现。空间索引功能的应用能够在数据库中及时检索被选空间实体和属性信息，之后结合实际应用进行科学的计算和统计。目前建筑工程中数字模型分析较为常用，也被称作地形分析，主要指通过数字化的形式表达地形信息，进而为地形因子数据的自动化计算提供便利，如坡度、曲面面积等。数字地形模型具备空间位置和地形属性特征，属于一种数字描述，如果地形属性为高程，也被称作高程模型，测绘中主要被应用于等高线、坡度坡向图、立体透视图的测绘，对工程勘测和设计来说，多被应用于线路的选线以及建筑物的选址等。比如说，测量人员能够通过地形分析得到各类地形因子，制作地形剖面图以及划分地表形态类型。剖面能够充分体现表面高程沿某一条线发生的变化。对某一截面的地形剖面进行分析，总结该区域的地势、地质以及水文特征，有助于测量人员对道路建设难度的评估以及对沿线铺设铁路线的可行性评估，另外也可以作为土方量计算的重要才能看依据。最后，地形数据能够与专业部门的相关数据进行匹配分析，在土地利用规划研究中具有极高的应用价值。

3.3三维GIS可视化表达的应用

其具体应用体现在以下几个方面：（1）数字高程模型地形数据与地面正射影像纹理的有效叠加，建立三维的虚拟地形景观模型。另外能够将数字高程模型的分析结果，例如坡度、坡向的分析等数据进行叠加，充分发挥其可视化作用。（2）对于虚拟地形景观模型来说，能够将地面的建筑物竖起来，建立城市三维地理信息系统。比如利用房屋建筑的平面位置数据，对不同的房屋进行高度拉伸，对墙面和顶面纹理贴图进行有效设置，建立三维表达模式。（3）真三维GIS，注重地上、地下、室内、室外三维空间实体的集中表达，不但能够表达三维物体的表面，同时能够表达物体内部，比如说矿山的三维实体表现和内部较为复杂，不规则性明显。但是高效获取大范围、目标复杂的高精度多层次三维几何模型仍存在一定的难度。另外，还可以利用虚拟现实技术的优势，通过听觉、触觉、手势以及口令等形式参与至信息处理的环境中，为使用者带来真实的感受，提高测量效果。

参考文献

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[2]陈辉扬.基于二三维一体化GIS技术的地铁土地管理系统方案设计[J].科学与信息化,2021(27):178-180.