是three-dimensional的缩写，即三维图形。所谓3D建模技术，简单的说就是一种VR（Virtual Reality，虚拟现实）技术，它将客观上存在，或者客观上存在但无法观察到，甚至是客观上不存在的东西，利用计算机的运算能力，在用户面前产生一个虚拟的环境，在视觉方面达到立体效果，使人感觉到如同真实存在一般。地理信息系统（Geographic Information Systems，简称GIS）是介于计算机科学、数学、空间科学和地球科学之间的交叉学科，它利用现代计算机图形技术和数据库技术，用以输入、存储、编辑、分析、显示空间信息及其属性信息。GIS 技术把传统意义上的地图进行信息化处理，并将地理分析功能和一般的数据库操作集成在一起。3D GIS 使用三维数据记录地理对象，所有的对象都通过三维坐标进行表示，将对象进行编码、存储、转换和显示。这种能力使区别于其他信息系统，可以为土地利用、资源评价与管理、环境监测、交通运输、城市规划以及政府部门行政管理提供新的知识，为工程设计、规划、管理提供决策依据，因此GIS在工程设计、资源评估、城市规划等方面具有很强的实用价值。
　　本文针对3DGIS的具体特点，首先全面阐述3D建模子系统的设计和实现原理，在此基础上，阐述了原有系统存在的缺陷和不足，然后围绕着3D建模子系统的改进和升级工作中所遇到的技术问题，进行了深入分析研究，包括3D可视化引擎设计、数据模型分析、复杂单体建模、三维空间图形变换、纹理映射技术、用户交互界面设计等，并最终实现了一个可扩展、封装了底层细节、并支持二次开发的可视化3D建模子系统。
　　本文所述的3D GIS系统已经成功应用于北京、杭州等城市地理信息管理以及矿产资源评估等领域。该系统为解决城市可持续发展中存在的地质问题，开展基础性、应用性地质调查项目提供了强有力的可视化决策支撑。本文在应用实例部分结合改进、升级部分的工作内容，展示了3D建模子系统的应用情况。
　　伴随着计算机计算、处理能力的不断增强，信息技术的高速发展，以及传统行业信息化建设的发展，多学科交叉科学与技术的研究与应用越来越受到重视。
　　地理信息产业正是在这样的背景下应运而生，各种地理信息技术在日常生活中的应用也越来越广泛，如电子地图、GPS卫星导航、手机地图、数字地球、数字城市等。
　　年 2 月美国总统克林顿提出的“国家信息基础建设计划”（NII：
　　），在世界范围内掀起了建设信息高速公路的热潮。1993 年底，中国正式启动了国民经济信息化的起步工程——“三金工程”，即金桥、金关、金卡以及后来增加的“金税”等重大信息工程。2008年月，工业和信息化部正式挂牌成立，我国已把信息业列为加快发展第三产业的重要组成部分。在这种形势下，地理信息系统作为一种采集、存储、管理、分析空间信息的工具，在全世界都受到了极大的重视。
　　技术可以回溯到 20 世纪 60 年代，1960 年，加拿大测量学家提出了把地图数字化的想法。1963 年，他又提出 GIS 这一术语，并建立了第一个GIS——至今约 50 多年中，GIS 在世界范围内经历了从手工到自动，从不成熟到成熟的发展过程。
　　美国DGI公司开发的地球可视模拟系统软件包所生成的三维空间立体图能够较清楚的反映地层与地质结构面的空间分布及其相互关系，该软件是基于计算机的绘图、分析和可视化的系统软件，主要用于形成静态块模型，来表达结构面（断层、破碎带、节理、岩脉和岩墙）之间的交切关系。美国Reservior Characterization Research and Consulting公司集中了地质、地球物理、油气藏工程和地质学等众多领域的专家，于1998年推出的三维地球模拟（3D Earth Modeling）软件，提供了油气藏领域世界一流的咨询、训练软件工具。加拿大阿波罗科技集团公司推出的三维建模与分析软件 MicroLYNX，通过对离散点采样、钻探采样和探槽采样等空间数据的处理，产生剖面、块和面等模型，确定矿藏分布和等级变化并计算矿藏储量。加拿大公司开发的Gemcom软件通过钻孔、点、多边形等数据，利用实用的图形编辑和生成工具，显示钻孔孔位分布，运用不规则三角网建立表面和实体模型，进行储量和品位分析，提供了交互操作功能并允许用户根据自己的经验和专家知识勾画地质模型，实现任意剖面切割、任意角度观察和实体与实体或实体与表面的交切与布尔运算等。
　　我国从70年代起开始研究地理信息技术，虽然起步较晚，但发展却十分迅猛，经过70年代的起步阶段和80年代的试验阶段，到现在已进入了全面发展阶段。目前，我国GIS软件的技术体系日趋完善。已经形成了基础平台软件、桌面软件、专业软件、应用软件等四个体系，分别针对不同应用目标和领域，为开发各类大中型GIS应用系统提供全面技术支持、为小型和轻便GIS应用提供技术支持、为综合性 GIS 工程提供特定的单项技术支持、为特定应用领域的 GIS 应用提供应用模板及其技术支持。北京大学、武汉测绘科技大学（现并入武汉大学）、中科院、国家测绘研究院等在软件系统研制、数据标准制订及数据库建立、应用开发方面做了大量工作。1985年中科院建立了资源与环境信息系统重点开放实验室。1988年和1990年武汉测绘科技大学先后建立了信息工程专业和测绘遥感信息工程国家重点实验室。1994 年北京大学成立了 GIS 中心。北京航空航天大学虚拟现实新技术教育部重点实验室发布了其最新研发的三维视景绘制引擎，它是具有自主知识产权的国产三维图形处理软件。
　　目前我国从事GIS软件和应用开发的企事业单位超过1000家，北京超图公司的SuperMap和武汉中地公司的MapGIS在海量空间数据管理方面成效显著以外，其它软件，如北京东方泰坦公司的“大型空间数据访问引擎”，深圳亿新数据科技有限公司的 CityView 虚拟三维产品，中科院计算所的“虚拟空间数据库”也取得了很大的进展。首先让人想到它在城市规划和管理、土地管理、环境保护等专业领域的应用，而在商业领域，GIS的市场正因为地图搜索等应用而刚刚被启动。地理信息产业的市场已经形成，地理信息正在成为一种消费型的产品。
　　随着3G的出现、Web2.0理念的发展，相应技术体系为各种应用带来了全新的思路和运维支撑，新地理信息时代呼之欲出。在商业领域内，系统有着广泛的发展空间。在很多的商业活动中，特别是那些以空间信息为主要属性信息的公司，其信息系统都可以以GIS为基础。GIS可以帮助企业提高商业分析和经济决策水平，同时GIS又比其他信息管理系统多了图形化的优势。年末，随着3D电影《阿凡达》的全球热映， 3D电影技术开始进入人们的视野，原本专业的技术名称变得家喻户晓。在此环境下，各种3D应用也再次引起人们的关注。传统的 2D GIS 表现力有限并且存在着诸多的不足，向高纬度发展的趋势已成为必然。下面主要从以下四个方面阐述论文选题背景。
　　在游戏引擎领域，3D 引擎发展尤为引人注目。游戏引擎技术始终代表着图形处理技术的时代潮流。早在 1992 年，Id Software 公司[25]就推出了一款基于Doom引擎的第一人称射击游戏《毁灭战士》，标志着游戏引擎的诞生。随后推出的知名 FPS 大作《半条命》和《反恐精英》（Counter-Strike，简称 CS），采用了Quake 3D引擎制作的，该引擎彻底改变了电脑游戏产业，在当时有着里程碑的意义。这些引擎不但用于游戏制作，还可以用于建筑设计、地理信息等其它领域。3D游戏引擎技术的发展，直接推动了3D GIS的发展。

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