三维GIS数据的展示

三维GIS在很长的一段时间内以可视化作为自身产品夸耀的特点， 大多数三维GIS的三维能力甚至被认为主要体现在三维可视化功能上。 当然，三维GIS的一个最重要的特征也正是提供了三维形态的可视化方式让用户获得完整的、 非降维的视觉体验。通过三维模式，用户可以结合专家经验， 在虚拟的真实场景中做出准确而快速的空间决策。

除此以外，三维可视化能够非常方便地让只具有抽象概念而难以 直接感知的空间现象现实化和直观化，如对地下结构进行剖切、 推演城市的未来发展、仿真复杂的三维时空现象 （台风演进、洪水淹没、大气污染、核泄漏影响、噪声传播、温度和风场变化）等， 由此能获得各种超越现实的空间感知经验与知识， 被认为是不同背录的用户进行空间信息交流、 视觉分析与空间认知的有效媒介。与传统二维GIS固定的视角 （直角投影视点）观察效果明显不同，当用户把视点放在三维空间 （特别是透视投影空间）里时，通过旋转缩放和平移操作往往容易导致方位感的迷失， 使得迅速定位产生困难。为了既能享受常规二维GIS地图的方位感， 又能得到三维的真实感和沉浸感， 三维GIS往往采用多视点的可视化视图进行三维空间的模拟和表示。

三维GIS显示时需要调用庞大的数据量， 为了加快数据在计算机上的渲染速度， 使三维GIS的视角从宏观地形特征和地物布局到微观街道漫游时能够迅速地、 无滞感地转换和显示，三维GIS需要在视角的运动中及时更新可见的内容 （数据动态加载），并根据距离远近以不同的细节或尺度进行多重细节层次切换。 即便如此，常规的三维GIS可视化技术仍然有很多问题， 例如视角内几何片面较多时难以实现实时可视化、 大规模场景难以实现实时阴影计算、 需要计算的场景复杂时出现明显的渲染间隔等问题。

为了改善三维GIS的显示效率， 目前研究人员从多个角度人手进行了相应的研究， 如使用图形处理芯片增强三维显示效果。 CPU是个人计算机中显示卡的心脏， 能够从硬件上支持多边形转换与光源处理操作， 可以提供细致的三维物体和髙级的光线特效。 GPU计算能够构建更加精细的三维模型， 极大地提升了三维GIS的可视化效率， 例如基于物体在当前画面中的视觉贡献(视觉重要度)及相关语义信息， 进行场景LOD的自适应计算;通过基于统一计算设备架构的GPU并行计箅模型， 实现内存中千万级别面片的实时可视化计算。

三维地图缓存也是为了提升三维可视化效果不可缺少的手段， 地图缓存技术是按照一定数学规则将地图分割成一定规格的图片， 并保存到服务器端。当用户通过客户端浏览器访问地图服务时， 即可直接返回当前坐标区域所对应的缓存图片， 从而达到降低服务器负担并提升地图浏览速度的效果， 可极大地提高浏览速度从而提升用户浏览的体验。 地图缓存技术一般针对较稳定的数据。 这是因为分割后的文件以图片形式存在， 不再依赖生成地图缓存的原始数据集， 因此当原始数据的属性或者几何信息发生变化后若更新数据， 就需要对新的地图数据重新生成缓存，因此， 对现势性要求高且数据更新频繁的数据不建议使用地图缓存技术。

三维GIS的可视化不仅仅是显示简单的地面场录或贴上纹理的三维立方体即可， 它还必须实现多种显示效果，如模拟火焰、日照、黑夜、水流等动态和静态， 这些效果非常丰富，包括粒子效果、海底效果、地下场景效果、夜景效果等。

三维数据可视化的另一个重要趋势是与增强现实技术的结合， 增强现实是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度， 并加上相应图像的技术， 这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动， 增强现实可以为现实世界的对象添加上一层电子外套， 是一种独特的信息链接技术。通过增强现实与GIS技术的结合， 可以做到两点：一是将自身的行为实时地转换为GIS中的运动对象， 二是GIS中的信息可以与现有的地理实景相挂接。