當(dāng)前,空間信息技術(shù)(Geotechnologies)被看成是世界上繼生物技術(shù)(Biotechnology)和納米技術(shù)(Nanotechnology)之后,發(fā)展最為迅速的第三大新技術(shù)。其中,遙感技術(shù)(RS)與地理信息系統(tǒng)技術(shù)(GIS)是地球空間技術(shù)的核心內(nèi)容。
眾所周知,空間信息區(qū)別于其他類型信息的最顯著標(biāo)志是其地域性(territorial)、多維結(jié)構(gòu)特性(multidimensional structure)和動態(tài)變化特性(dynamic changes)。隨著計算機(jī)技術(shù)和數(shù)據(jù)獲取技術(shù)的迅速發(fā)展,具有處理三維數(shù)據(jù)能力的三維空間信息技術(shù)的發(fā)展受到了極大的關(guān)注。人們對空間信息的理解、認(rèn)識和分類也在不斷豐富和完善。從二維表示到三維表示日益成為空間信息技術(shù)的主要發(fā)展方向之一,并趨向于對現(xiàn)實(shí)世界的增強(qiáng)表示與延伸--“虛擬地理環(huán)境”。近10年,地學(xué)領(lǐng)域關(guān)于三維空間信息采集、描述、組織、表達(dá)、建模、分析與可視化操作的研究與日俱增,形成了兩大并行發(fā)展的支流。其一是以地球表面及其上自然地理實(shí)體、人工建構(gòu)實(shí)體為研究對象的三維地理信息系統(tǒng)(3D GIS);其二是以地球表面及其下自然地質(zhì)實(shí)體、人工開掘?qū)嶓w為研究對象的三維地學(xué)模擬系統(tǒng)(3D geosciences modeling system,3D GMS)。
近幾年,國外出現(xiàn)了全新網(wǎng)絡(luò)三維空間信息應(yīng)用模式,其中最受矚目的莫過于谷歌的Google Earth。Google Earth三維地圖與影像服務(wù)為空間信息應(yīng)用打開了新的思路,使普通公眾使用PC或小型終端即可存取數(shù)百TB級別的空間信息,并能快速進(jìn)行超大型數(shù)據(jù)庫的搜索和超大范圍的路徑分析等功能。雖然無論Google Earth,或是VirtualEarth、WorldWind等相關(guān)產(chǎn)品,都還不具備基本的空間分析和大型數(shù)據(jù)庫管理功能,但他們的強(qiáng)勢發(fā)展已對傳統(tǒng)空間信息行業(yè)產(chǎn)生了巨大沖擊,同時也為空間信息的發(fā)展帶來了很多新的用戶和發(fā)展機(jī)遇。
在國外空間信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的同時,國內(nèi)的跨學(xué)科、跨領(lǐng)域合作研究和技術(shù)攻關(guān)也取得了重要成果,提出了若干三維空間數(shù)據(jù)模型與核心算法,解決了若干關(guān)鍵問題與技術(shù)難題,也研發(fā)出了幾個基礎(chǔ)軟件與應(yīng)用平臺。國內(nèi)典型的代表有2003年度國產(chǎn)地理信息系統(tǒng)軟件測評表彰的三維GIS軟件:適普軟件的IMAGIS、吉奧公司的CCGIS、靈圖公司的VRMap。這些軟件在三維數(shù)據(jù)的可視化方面都各有所長,但相比二維軟件來說,其三維建模、三維操作與三維分析方面的功能還有待提高。2004年,北京國遙新天地公司研發(fā)了“EV-Globe三維海量空間信息平臺”嶄露頭角,提出“高速3D 引擎”的概念,不僅可以在普通PC機(jī)上實(shí)現(xiàn)海量三維模型和影像的流暢漫游,還具備基于網(wǎng)絡(luò)的海量空間數(shù)據(jù)管理、三維空間查詢、分析和運(yùn)算,以及全部二維GIS平臺功能,同時EV-Globe還提供了開發(fā)接口。總之,我國的三維空間信息技術(shù)近年來已得到較全面的研究和實(shí)踐,并在商品化過程中取得了重要的進(jìn)展。
從二維到三維,空間信息技術(shù)向我們展示了世界更加豐富和生動的一面。雖然維數(shù)只增加了一個,但基于此既可以包容幾乎所有豐富的空間信息,也可以突破常規(guī)二維表示對形式的束縛,為更好地洞察和理解現(xiàn)實(shí)世界提供了多多樣的選擇,對現(xiàn)實(shí)世界真實(shí)寫景的理想,成為現(xiàn)實(shí)的那一天也似乎指日可待。
可以預(yù)見,虛擬地球技術(shù)、分布式大型網(wǎng)絡(luò)空間信息技術(shù)與傳統(tǒng)的空間信息管理技術(shù)、空間分析技術(shù)相結(jié)合必將是下一代空間信息技術(shù)的發(fā)展趨勢??臻g信息新的三維產(chǎn)品就是順應(yīng)這個發(fā)展趨勢,尤其在三維數(shù)據(jù)獲取和海量數(shù)據(jù)動態(tài)可視化方面具有鮮明特色,呈現(xiàn)出良好的發(fā)展前景。但全球空間信息產(chǎn)業(yè)由此也面臨大量更加復(fù)雜的問題和挑戰(zhàn),如數(shù)據(jù)量急劇增加、空間關(guān)系錯綜復(fù)雜、真實(shí)感實(shí)時可視化等。當(dāng)前,基于三維空間信息技術(shù)的研究實(shí)踐在空間數(shù)據(jù)的復(fù)雜分析與決策支持方面的能力還較弱,三維空間信息的網(wǎng)絡(luò)化與標(biāo)準(zhǔn)化等問題也有待進(jìn)一步深化和完善。
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