浅谈三维建模技术的研究与应用

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1、浅谈三维建模技术的研究与应用兰文涛新疆油田公司风城油田作业区摘要：以应用为主的三维地理信息系统模型，通过SkylineTerraExpIorerPro和3dsMax模型制作，并发布应用到GIS,从而推进了GIS应用，实现了油田设施在计算机中的展示、研究与管理步伐，加快了数字油田建设，并促进了克拉玛依标志性建筑三维模型的早日完成。关键词：3dsMax；SkylineTerraExplorerPro；建模；GIS；应用1.1前言2000年，中国石油天然气股份有限公司新疆油［□分公司（以下简称油田公司）在“数字地球

2、”技术背景下，提出了数字新疆油田的宏伟战略，并制定了“数字新疆油田”信息建设“三个阶段”的战略部署。不仅将从根本上建立从分散到集屮，从无序到有序的信息化建设新秩序，而II标志着“数字新疆油田”规模化建设的开始。但是“数字油出”是一个庞大，复杂的工程，涉及的内容之多，之广，它涉及数据建设，信息系统建设，网络工程建设等，其中信息系统的建设，是由二维地理信息來表示的。二维GTS始于二十世纪六十年代的机助制图，今天已深入到社会的各行各业中，如土地管理、电力、电信、城市管网、水利、消防、交通以及城市规划等。但二维G1S

3、存在着自身难以克服的缺限，本质上是基于抽彖符号的系统,不能给人以自然界的本原感受。随着应用的深入，第三维的高程信息显得越来越重要。一些二维GIS和图象处理系统现已能处理高程信息，但它们并未将高程变量作为独立的变量来处理，只将其作为附属的属性变量对待，能够表达出表面起伏的地形，但地形下面的信息却不具有，因此它们在国际国内也被俗称为2.5维的系统。考虑到2.5维这一概念并不严密，作者称之为“地形面三维”或简称面三维。我们认为，面三维的G1S本质上仍然是二维G1S系统。二维GIS只能处理平面X、Y轴向上的信息，不能

4、处理铅垂方向Z轴上的信息。它在表达上通常是将Z值投影到二维平面上进行处理，因此对于同一（x,y）位置的多个Z值不能表达。世界的本原是处在三维空间中的，二维GTS将现实世界简化为平面上二维投影的概念模型注定了它在描述三维空间现象上的无能为力，克服这一缺陷迫切需要真正的基于三维空间的GIS的问世。三维地理信息系统就是在这一前提下进行的开发，它充分体现了三维建模技术，对三维物体进行了真实再现,从而满足生产、科研、管理、决策等对空间信息的可视化需求。2.1三维地理信息系统的定义与特点2.1.1三维地理信息系统的定义三

5、维地理信息系统（GeographicalInformationSystem）简称三维GTS,三维GTS是近年来迅速发展起來的一门融计算机图形学和数据库技术于一体的新型空间信息技术,它把现实世界中对象的空间位置和相关属性有机地结合起来，满足用户对空间信息管理的要求，并借助其特有的空间分析功能和可视化表达,进行各种辅助决策。从而满足了生产、科研、管理、决策等对空间信息的可视化需求。从不同的角度出发，GIS有三种定义：①基于工具箱的定义：认为GIS是一个从现实世界采集、存贮、转换、显示空间数据的工具集合；②数据库定

6、义：认为GIS是一个数据库系统，在数据库里的大多数数据能被索引和操作，以回答各种各样的问题；③基于组织机构的定义：认为G1S是一个功能集合,能够存贮、检索、操作和显示地理数据，是一个集数据库、专家和持续经济支持的机构团体和组织结构,提供解决环境问题的各种决策支持。基于工具箱的定义强调对地理数据的各种操作，基于数据库的定义强调用來处理空间数据的数据组织的差异，而基于组织的定义强调机构和人在处理空间信息上的作用，而不是他们需要的工具的作用。2.1.2三维地理信息系统的特点(1)定义空间目标性质不同在三维GTS屮，

7、空I'可目标通过X、Y、Z三个坐标轴来定义，它与二维GIS屮定义在二维平面上的目标具有完全不同的性质。空间目标通过三维坐标定义使得空间关系也不同于二维GTS,其复杂程度更高。(2)可视表现复杂三维G1S的可视表现也比二维G1S复杂得多，以致于出现了专门的三维可视化理论、算法和系统。(3)对客观世界的表达客观真实与二维GTS相比，三维GIS对客观世界的表达能给人以更真实的感受，它以立体造型技术给用户展现地理空间现象，不仅能够表达空间对象间的平面关系，而且能描述和表达它们之间的垂向关系。(4)具有独特的空间分析功

8、能对空间对象进行三维空间分析和操作也是三维G1S特有的功能。而与CAD及各种科学计算可视化软件相比，它具有独特的管理复杂空间对象能力及空间分析的能力。三维空间数据库是三维GIS的核心,三维空间分析则是英独有的能力。与功能增强相对应的是，三维GIS的理论研究和系统建设工作比二维GTS也更加复杂。2.2三维地理信息系统的发展状况2.2.1三维地理信息系统相关软件的发展状况二维GTS始于二十世纪六十年代的