三维电子沙盘

国内外三维建模现状

随着图形硬件的发展，视点不相关递进网格算法应用到地形可视化方面，国内外关于三维建模这方面的研究大致可分为以下四类：

（1）基于二维GIS向三维GIS扩展

在二维GIS数据的基础上构建三维GIS是目前三维建模的重要途径之一。这种方法的优点省略了数据采集的步骤，建模速度比较快；缺点是由于二维GIS数据中信息缺失，如缺少房屋建筑物的高楼信息，只能依据层数推测房屋建筑物的高度，这种方法由于缺乏准确的第三维数据以及空间关系的表达，所能表达的信息较少、精度较低，进行空间分析能力有限。

（2）三维建模工具

采用三维建模软件，目前较为常用的是Autodesk公司的sdsMAX和Maya、

Multigen公司的Creator、Google公司的SketchUp、Microsoft旗下Caligari公司的trueSpacd等，利用采集的空间三维信息构建立体模型的转入转出并制作的三维地物模型外观精细、美观；缺点是适合小范围内的三维重建，大范围的三维重建不仅工作量大而且地物与地形的集成匹配较为繁琐。

（3）数字地形图DEM与航空航天遥感影像叠加起来构建三维立体模型。

如LotharKoppers借助VRML语言将影像和高程网格叠加在一起，实现了可以任意漫游的三维景观模型,TsuyshiHonjio借助CAD系统将影像叠加到DEM上，在此基础上添加地物模型生成地形景观模型。这种建模技术较适合大范围区域内三维地形浏览，但是空间对象的编辑、查询和空间分析的功能比较弱。

（4）真三维空间数据模型

随着三维数据获取技术（数字摄影测量技术，高分辨率卫星影像与航空立体像对获取技术，激光扫描技术等直接获取或自动、半自动提取地物的真三维信息）的快速发展和计算机性能的提高，获取大面积精细、完整的三维信息（包括形状、高度）相对容易实现，迫切需要一个真三维的空间数据模型来组织和管理三维数据。国内外许多专家进行了大量的探索和研究，目前将三维空间模型大致分为三类基于矢量结构的、基于栅格结构的和失栅混合结构的。国内外一些著名的公司与研究机构也已经相继堆出了比较有代表性的三维软件系统。 ^[1] 

特点

·在地形上贴卫星影象和地形图、专题图等信息。可以将地名等标注信息直接做在贴面上，也可以三维标注；

·任意在三维环境中浏览，高度、角度、俯仰任意控制；

·可以填加建筑物、道路、树木、人物等三维设施；建筑物可以设计成实景或模拟方式。

·可以在编辑环境下进行三维设计。

三维电子沙盘的效果除了与数字地面模型的精度有关外，还与地面的材料有关。

系统组成：

三维电子沙盘系统是以基础地理信息数据、模型数据、属性数据、图形数据为数据基础，以各种三维仿真的手段建立的系统，数据是整个系统的基础。基础地理空间信息数据库包括主比例尺的地形图(DLG)、正射影像图(DOM)、栅格图数据(DRG)、数字高程模型(DEM)数据等战场基础地理空间数据。

数据管理

三维电子沙盘的数据包括：基础地理信息数据、模型数据、属性数据、图形数据等，系统可提供前端的数据管理工具，对后台数据进行管理，如：添加、删除、更新等。

通过在三维场景中加载基础地理信息数据可以呈现真实的地理环境，如海水、 地形等。

可以针对不同的方案设置不同的模型数据，用户通过链接的方式将模型数据同时与属性数据关联，达到方案推演的真实效果。

应用领域

三维电子沙盘被广泛应用于城市规划、军事演习、工程设计、农业规划、环境治理等领域，提供了方便快捷的量算功能，在三维场景中用户通过点击鼠标的 方式可以进行取点、距离量算、面积量算、高度量算、模型距离量算等。

三维电子沙盘优点

通过集成遥感、地理信息系统和三维仿真技术建立的电子沙盘，具有传统模拟沙盘和平面地图不可比拟的优势。数虎三维电子沙盘总结了如下优点：

（一）、地形信息准确

采用国家标准地形图建立数字地面模型，可以准确的按比例还原地貌形态；

（二）、地物表示详细

采用卫星遥感影象做为地表贴面，反映和实地一样的地表形态，河流、植被、道路、居民地等信息一目了然。

（三）、地物表现直观

卫星遥感影象的色彩，经过合理的波段组合和时相选取，可以模拟实地景观，如同身临其境。

（四）、浏览方便

在三维电子沙盘中进行任意缩放和漫游、可以模拟飞行，对目标进行全方位的观察分析；

（五）、地形信息检索

可以查询任意某地的地理坐标和海拔高度；

（六）、地形分析和量算

可以在上面进行距离、面积、体积的量算，还可以进行通视、剖面、淹没等分析；

（七）、模拟

可以在上面任意位置模拟火场、爆炸等，并进行路线选择和规划；

（八）、将地面设施立体化

将楼房等基础设施等，以三维方式展现；

（九）、属性查询

可以直接在三维电子沙盘上查询各种信息；

（十）、集成GPS系统

实现直接在三维电子沙盘上跟踪和调 度；