自上個(gè)世紀(jì)60年代在加拿大首度開發(fā)設(shè)計(jì)了地理信息系統(tǒng)（GIS）以來，不到50年間，GIS技術(shù)取得了飛速的成長(zhǎng)，在交通、電力、水利、土地管理、電信、消防及城市規(guī)劃治理等領(lǐng)域都有了廣泛和高效的運(yùn)用。目前，這個(gè)技術(shù)已攻克了從二維到三維的“瓶頸”，出現(xiàn)了三維空間內(nèi)的GIS技術(shù)，給人們帶來了新的視覺沖擊，成為一新的發(fā)展趨向。
1.三維地理信息系統(tǒng)概述
三維地理信息系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱GIS)，是以電子計(jì)算機(jī)的軟件和硬件做為依托，以空間數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)做為基礎(chǔ)，對(duì)本維空間數(shù)據(jù)加以科學(xué)的分析和管理，為決策、規(guī)劃和研究、管理提供真實(shí)信息的一項(xiàng)全新的技術(shù)，這是一種介于空間技術(shù)、地理科學(xué)和管理科學(xué)的多方位、跨學(xué)科的新興研究領(lǐng)域。
三維GIS，又與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）緊密相聯(lián)，是隨虛擬現(xiàn)實(shí)這一新技術(shù)的形成而發(fā)展起來的。VR技術(shù)是真實(shí)模擬人在現(xiàn)實(shí)世界中的人機(jī)交互響應(yīng)，運(yùn)用領(lǐng)域非常廣泛。因此三維GIS系統(tǒng)在一些國(guó)家也被稱為VRGIS系統(tǒng)。
2.三維地理信息系統(tǒng)的運(yùn)用現(xiàn)狀
我國(guó)對(duì)三維GIS研究比較晚，可是卻取得了比較突出的進(jìn)展。據(jù)調(diào)查，我國(guó)在這一行業(yè)中的規(guī)模可達(dá)1000億元，有大約四十萬的從業(yè)者，很多領(lǐng)域已達(dá)到或超過了世界領(lǐng)先水平，在三維GIS這方面的成就尤為突出。目前，三維運(yùn)用所涉及到的行業(yè)或領(lǐng)域超過了四十多個(gè)。接下來通過舉例來對(duì)三維GIS的運(yùn)用現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)單的說明
2.1土地資源規(guī)劃
利用三維GIS系統(tǒng)，可以創(chuàng)建起三維地理國(guó)土信息系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)三維建筑及其分布的精準(zhǔn)可視化，使國(guó)土資源的規(guī)劃和決策、審批能夠更加精確、科學(xué)。尤其是在系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)靈活、便捷的更新和拓展，能夠動(dòng)態(tài)更新，取得實(shí)時(shí)的城市最新三維規(guī)劃模型。同時(shí)還可以對(duì)規(guī)劃中的城市進(jìn)行三維模擬仿真，演示未來城市的景觀和效果，做為設(shè)計(jì)和規(guī)劃的依據(jù)，提高城市規(guī)劃和管理的效率。
2.2礦物資源遙感監(jiān)測(cè)
依據(jù)對(duì)地下及海洋中的礦物資源遙感監(jiān)測(cè)結(jié)果，資源的開采規(guī)劃和實(shí)施情況、地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)等信息，可以搭建出三維平臺(tái)，展示、分析、查詢、統(tǒng)計(jì)資源的狀態(tài)，這個(gè)方法具備多參數(shù)、多層次、實(shí)時(shí)或預(yù)測(cè)等功能和特點(diǎn)，滿足對(duì)礦物資源的遙感監(jiān)測(cè)及可視化運(yùn)用。
2.3礦井操作安全監(jiān)控
運(yùn)用礦山企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，可以創(chuàng)建礦山企業(yè)的運(yùn)行分析系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)井下作業(yè)員（人）的定位，對(duì)設(shè)施設(shè)備（物）的狀態(tài)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程操作，對(duì)井下瓦斯（環(huán)境）等的指標(biāo)值展開監(jiān)控，使企業(yè)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、有效的層層管理和控制，增強(qiáng)礦業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)安全情況，還可依據(jù)該系統(tǒng)的反應(yīng)分析或預(yù)測(cè)目前的生產(chǎn)作業(yè)是足夠科學(xué)和合理，進(jìn)而預(yù)防事故的發(fā)生。
2.4旅游景觀服務(wù)平臺(tái)
為了更好地呈現(xiàn)旅游景點(diǎn)的自然和歷史風(fēng)貌、文化景觀，可以運(yùn)用三維GIS技術(shù)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)化平臺(tái)，向?yàn)g覽者提供靈動(dòng)、直觀和交互式的旅游信息平臺(tái)，推廣宣傳旅游資源和產(chǎn)品，提供相應(yīng)的信息服務(wù)，推動(dòng)客戶和投資企業(yè)的對(duì)接，大大增強(qiáng)景區(qū)的對(duì)外形象和品牌效應(yīng)。
2.5軍事和公安應(yīng)急指揮平臺(tái)
三維GIS在軍事領(lǐng)域中的運(yùn)用也是最重要的一個(gè)方面，創(chuàng)建實(shí)時(shí)的、動(dòng)態(tài)的三維地形地貌平臺(tái)系統(tǒng)，對(duì)于軍事學(xué)的重要意義是不言而喻的。目前，這個(gè)技術(shù)在軍事方面的運(yùn)用水平高低，也是反映各個(gè)國(guó)家軍事實(shí)力的重要方面。
此外，三維GIS系統(tǒng)還可以運(yùn)用于公安110應(yīng)急指揮平臺(tái)，輔助展開警情的實(shí)時(shí)監(jiān)聽，依賴于監(jiān)控?cái)z像頭的實(shí)時(shí)監(jiān)控，掌握治安及警力分布情況，對(duì)于增強(qiáng)治安效果，打擊犯罪，增強(qiáng)警力的利用率具有重要的意義。
2.6防洪防汛的預(yù)警和管理
依據(jù)水利資源和數(shù)據(jù)，可以創(chuàng)建交互式的三維防汛防洪預(yù)警和管理調(diào)度系統(tǒng)，對(duì)防汛預(yù)案展開制訂、修改或?qū)崟r(shí)更新和維護(hù)，作為抗洪救災(zāi)的決策平臺(tái)，為抗洪防汛提供有效的技術(shù)保障。
當(dāng)然，三維GIS的運(yùn)用領(lǐng)域不止上述所說幾個(gè)方面，伴隨著這個(gè)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，必將獲得更加廣闊的應(yīng)用空間。
3.發(fā)展前景
3.1GIS的高維化趨勢(shì)
目前，GIS軟件基本上可以用數(shù)字高程技術(shù)模型或處理三維空間的實(shí)體坐標(biāo)，但是，因?yàn)闆]法有效地構(gòu)建三維實(shí)體的拓?fù)潢P(guān)系，有些真三維的操作在實(shí)現(xiàn)起來就比較困難，也沒法持續(xù)地呈現(xiàn)實(shí)體的時(shí)間維度上的變化。所以，GIS將會(huì)更進(jìn)一步向四維或多維化發(fā)展。
四維GIS，是指在原有的空間三維的前提下，再加上時(shí)間維度或變量而成。以地質(zhì)特征為例子，并不是一成不變的，而是伴隨著時(shí)間的變化呈動(dòng)態(tài)變化，有的變化較緩慢，而像地震、暴風(fēng)雨、水災(zāi)和滑坡等這些現(xiàn)象，卻通常會(huì)在特殊的機(jī)制和條件下發(fā)生劇烈變化。所以，在三維基礎(chǔ)上再加上時(shí)間維度，就能真實(shí)地呈現(xiàn)出這些變化。當(dāng)然，添加了時(shí)間維度，會(huì)產(chǎn)生許多問題，其數(shù)據(jù)量也將呈幾何級(jí)數(shù)變化，導(dǎo)致在采集數(shù)據(jù)、存儲(chǔ)和處理等各方面產(chǎn)生一系列的難度。可喜的是，這些難題伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，都會(huì)在不久的將來得到解決。
3.2三維GIS的智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及高集成化趨勢(shì)
伴隨著我國(guó)網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)上瀏覽以及發(fā)布數(shù)據(jù)是GIS發(fā)展方向，所以說，網(wǎng)絡(luò)化是可以說成三維GIS的最流行、最前沿的操作平臺(tái)之一。
傳統(tǒng)的GIS的應(yīng)用主要是在空間的疊加分析以及數(shù)據(jù)庫(kù)方面，但知識(shí)處理方面和推理能力上相對(duì)缺乏，不難預(yù)料，3D-GIS系統(tǒng)會(huì)在智能化方面有更加廣闊的發(fā)展空間，也能更好地為人類社會(huì)服務(wù)。而智能化GIS技術(shù)也必然會(huì)促進(jìn)其向高度集成化方向發(fā)展，并將在未來的應(yīng)用中有著廣闊的發(fā)展前景。