地理信息系统(Geographical Information System,简称GIS)以数字化的形式反映人类社会赖以生存的地球空间的现势和变迁的各种空间数据以及描述这些空间数据特征的属性,支持空间数据及其属性数据的输入/输出、存储、显示以及进行地理空间信息的查询、综合分析和辅助决策。 随着“数字地球”概念的出现,构建一个可视化、数字化、虚拟化、网络化的巨大系统不仅是必要的而且是可行的,要实现这样的系统,数据可视化是基础,只有在可视的环境中才能将各种数据和信息及时、动态、直观地反馈给用户。随着GIS应用的不断深入,以二维方式处理三维空间数据已不能满足实际应用的需求,用户需要三维可视化、动态交互地处理、分析、显示他们的多种地理相关数据。同时由于二维GIS数据模型与数据结构理论和技术的不断成熟,图形学理论、数据库理论技术及其他相关计算机技术的进一步发展,三维GIS的研究和发展已成为可能。 本文寻求一种方法:寻找地形与地物基于GIS的整合可视化,提出建立“对象-纹理”的地物模型,构建地形和地物数据存贮的数据模型和数据结构,实现地物空间数据和属性数据的连接及属性信息的查询,实现整体地物中局部对象的空间信息的查询与分析。 在利用了计算机图形学、现代数学、测绘学等众多领域大量成果的基础上,本文系统论述了一种快速三维GIS的技术和算法。主要包括: (1) 数字高程模型的地表建模技术; (2) 地物快速建模方法; (3) 地形与地物结合显示技术; (4) OpenGL图形接口及绘制技术; (5) 图形界面交互技术; (6) 空间数据和属性数据的交互查询技术以及空间分析技术。