地理信息系统（GeographyInformationSystem）是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影，反映了人们赖以生存的现实世界，是在计算机软件和硬件支持下，以一定的格式输入、存储、检索、显示和综合分析应用的技术系统。
GIS作为计算机和空间数据分析方法作用于许多相关学科后发展起来的一门边缘学科，由于能及时地抓住当今世界计算机技术飞速发展，各国政府对地理、资源和环境信息日益重视这一时代特点，加上许多相关技术(如GPS、DPS、RS等)为它提供了强有力的地理空间信息获取手段，使得GIS己经成为各国政府部门、商业公司、科研机构和高等院校极为关注的热点领域。特别是进入20世纪90年代以来，GIS己在全球范围内形成产业规模，并将进一步深入到各行业乃至人们的日常生活之中。
### 3D-GIS地理信息系统的研究现状和发展趋势
#### 一、背景及意义
##### （一）背景
地理信息系统（Geography Information System, GIS）是一种技术系统，它能够以计算机软件和硬件为支撑，实现对地球及其部分区域的资源、环境信息的输入、存储、检索、显示和综合分析应用。GIS的出现极大地提升了人类对地理空间数据的理解和管理能力，它不仅服务于科学研究，也广泛应用于商业、政府决策等多个领域。
GIS自诞生以来，就以其强大的空间数据分析能力和灵活的应用方式吸引了众多研究者的关注。随着全球计算机技术的飞速发展以及各国政府对地理、资源和环境信息的日益重视，GIS已经成为一个重要的交叉学科领域。此外，诸如全球定位系统（GPS）、遥感技术（RS）等相关技术的进步也为GIS提供了强大的地理空间信息获取手段，使其应用范围不断扩大，影响力不断增强。
然而，传统的二维GIS系统虽然在多个领域取得了显著成就，但在某些应用场景下却显得力不逮。例如，在需要真实模拟自然环境或进行三维空间分析的情况下，二维GIS系统无法提供足够的视觉体验和深度信息。因此，三维GIS应运而生。
##### （二）3D-GIS的概念与特点
三维GIS是在传统二维GIS的基础上，加入了高度信息，从而能够在三维空间中更加真实地模拟和处理地理信息。相较于二维GIS，三维GIS具有以下显著特点：
1. **直观性**：通过三维可视化技术，用户可以获得更加逼真的地理空间体验，提高了人机交互效率和空间信息的可理解性。
2. **巨大的数据量**：三维GIS需要处理的数据量远超二维GIS，这不仅要求更高的计算能力和存储容量，还需要有效的数据库管理系统来支持高效的数据存取。
3. **复杂的数据结构**：三维空间引入了许多新的数据类型和复杂的空间关系，这些都需要专门的技术来处理。
#### 二、研究现状
早期的三维GIS研究主要集中在地质、矿山等领域，侧重于特殊的数据模型构建和特定的空间分析任务。近年来，随着计算机图形学、虚拟现实等技术的发展，三维GIS已经从简单的三维显示和查询功能向更为复杂的模拟和分析方向发展。
目前，国内外已有多个商业GIS产品集成了三维模块，例如：
- **ESRI公司的ArcGIS 3D Analyst**：提供了基于TIN格式的DEM三维显示和立体分析功能，支持数字城市的三维显示、分析与管理。
- **ERDAS公司的ERDAS IMAGINE**：通过VirtualGIS模块实现三维飞行模拟和GIS分析。
- **VRMap**：作为三维可视化平台，支持多种编程语言下的二次开发。
- **IMAGIS**：以数字正射影像、数字地面模型等为基础，提供三维显示、数据库查询和三维分析功能。
- **CyberCity**：专为数码城市建设设计，能够自动建立三维模型，并具备大范围海量数据管理和三维实时漫游功能。
#### 三、发展趋势
未来三维GIS的发展趋势主要包括以下几个方面：
1. **增强现实与虚拟现实技术的融合**：结合AR/VR技术，提供更加沉浸式的用户体验。
2. **云GIS**：利用云计算技术解决三维GIS中的大数据处理问题，提高数据处理的速度和效率。
3. **跨平台兼容性**：随着移动设备的普及，三维GIS需要支持更多的平台和设备，以便用户随时随地访问地理信息。
4. **精细化与个性化服务**：针对不同用户的需求提供定制化服务，实现更高精度的数据展示和更个性化的交互方式。
5. **智能化分析**：结合人工智能和机器学习技术，提升三维GIS在空间数据分析方面的智能化水平。
三维GIS作为GIS领域的重要分支，其发展不仅依赖于计算机技术的进步，也需要跨学科的合作与创新。随着技术的不断成熟和完善，三维GIS将在更多领域发挥重要作用，推动地理信息科学的发展。
