当前,空间信息技术(Geotechnologies)被看成是世界上继生物技术(Biotechnology)和纳米技术(Nanotechnology)之后,发展最为迅速的第三大新技术。其中,遥感技术(RS)与地理信息系统技术(GIS)是地球空间技术的核心内容。
众所周知,空间信息区别于其他类型信息的最显著标志是其地域性(territorial)、多维结构特性(multidimensional structure)和动态变化特性(dynamic changes)。随着计算机技术和数据获取技术的迅速发展,具有处理三维数据能力的三维空间信息技术的发展受到了极大的关注。人们对空间信息的理解、认识和分类也在不断丰富和完善。从二维表示到三维表示日益成为空间信息技术的主要发展方向之一,并趋向于对现实世界的增强表示与延伸--“虚拟地理环境”。近10年,地学领域关于三维空间信息采集、描述、组织、表达、建模、分析与可视化操作的研究与日俱增,形成了两大并行发展的支流。其一是以地球表面及其上自然地理实体、人工建构实体为研究对象的三维地理信息系统(3D GIS);其二是以地球表面及其下自然地质实体、人工开掘实体为研究对象的三维地学模拟系统(3D geosciences modeling system,3D GMS)。
近几年,国外出现了全新网络三维空间信息应用模式,其中最受瞩目的莫过于谷歌的Google Earth。Google Earth三维地图与影像服务为空间信息应用打开了新的思路,使普通公众使用PC或小型终端即可存取数百TB级别的空间信息,并能快速进行超大型数据库的搜索和超大范围的路径分析等功能。虽然无论Google Earth,或是VirtualEarth、WorldWind等相关产品,都还不具备基本的空间分析和大型数据库管理功能,但他们的强势发展已对传统空间信息行业产生了巨大冲击,同时也为空间信息的发展带来了很多新的用户和发展机遇。
在国外空间信息技术蓬勃发展的同时,国内的跨学科、跨领域合作研究和技术攻关也取得了重要成果,提出了若干三维空间数据模型与核心算法,解决了若干关键问题与技术难题,也研发出了几个基础软件与应用平台。国内典型的代表有2003年度国产地理信息系统软件测评表彰的三维GIS软件:适普软件的IMAGIS、吉奥公司的CCGIS、灵图公司的VRMap。这些软件在三维数据的可视化方面都各有所长,但相比二维软件来说,其三维建模、三维操作与三维分析方面的功能还有待提高。2004年,北京国遥新天地公司研发了“EV-Globe三维海量空间信息平台”崭露头角,提出“高速3D 引擎”的概念,不仅可以在普通PC机上实现海量三维模型和影像的流畅漫游,还具备基于网络的海量空间数据管理、三维空间查询、分析和运算,以及全部二维GIS平台功能,同时EV-Globe还提供了开发接口。总之,我国的三维空间信息技术近年来已得到较全面的研究和实践,并在商品化过程中取得了重要的进展。
从二维到三维,空间信息技术向我们展示了世界更加丰富和生动的一面。虽然维数只增加了一个,但基于此既可以包容几乎所有丰富的空间信息,也可以突破常规二维表示对形式的束缚,为更好地洞察和理解现实世界提供了多多样的选择,对现实世界真实写景的理想,成为现实的那一天也似乎指日可待。
可以预见,虚拟地球技术、分布式大型网络空间信息技术与传统的空间信息管理技术、空间分析技术相结合必将是下一代空间信息技术的发展趋势。空间信息新的三维产品就是顺应这个发展趋势,尤其在三维数据获取和海量数据动态可视化方面具有鲜明特色,呈现出良好的发展前景。但全球空间信息产业由此也面临大量更加复杂的问题和挑战,如数据量急剧增加、空间关系错综复杂、真实感实时可视化等。当前,基于三维空间信息技术的研究实践在空间数据的复杂分析与决策支持方面的能力还较弱,三维空间信息的网络化与标准化等问题也有待进一步深化和完善。

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