大型機場中三維地理信息系統技術的應用》旨在對大型機場中三維地理信息的開發、設計、運營做詳細的介紹，共分為7章，第1章、第2章是概述以及三維GIS的發展應用，第3章、第4章著重介紹三維。空間不規則數據場的可視化、機場地下管線三維可視化的關鍵技術第5章介紹了三維建模數據的數據源以及獲取方式，第6章是機場的三維建模方法以及常用的三維建模軟件介紹。第7章以昆明長水國際機場三維地下管線信息系統為建設實例，專門討論了軟件的設計與實現及其功能。
陳云波，男，云南省昆明市人，1971年9月出生，1995年畢業于西南工學院(西南科技大學)工程測量專業，2004年畢業于昆明理工大學國土資源學院測量專業，獲碩士學位。
現任昆明市測繪研究院副院長，高級工程師，云南省測繪學會理事，昆明市中青年學術和技術帶頭人后備人選，昆明理工大學國土資源學院碩士生導師。一直從事數字城市以及城市規劃測繪、RS、GPS城市控制網建設和地理信息系統(GIS)技術的研究及應用集成，主持或作為核心技術人員開發完成了測繪院100余項測繪新技術工程項目、近20個項目獲得國家或省級測繪工程獎，多個項目獲得省市級技術進步三等獎，在國內公開10余篇
李國柱，男，云南省昆明市人，1973年1月生，1993年畢業于重慶建筑工程學院昆明分院土地管理與測繪專業，2009年獲昆明理工大學工程碩士學位，測繪正高工，現任昆明市測繪研究院副院長(主持工作)兼院黨總支副書記，曾主持和參加了多個測繪和GIS項目，有豐富的工作經驗，參與了院數項重大科研項目的開發，在全國核心期刊數篇，是昆明市測繪院理論與實踐結合得較好的科技人員。
周立，男，1976年11月出生，浙江臨海人，高級工程師。1999年畢業于昆明理工大學采礦工程專業，輔修計算機應用與科學專業。一直從事計算機軟件開發、3S應用集成、空間數據庫應用、GIS底層平臺研制、三維地理信息系統平臺建設等領域工作，至今已經參與并完成了國內外各類3S應用項目40余個，多個項目獲獎項。
第1章 地理信息系統
1.1 地理信息系統概述
1.1.1 地理信息系統(GIS)的概念
1.1.2 地理信息系統的發展趨勢
1.2 地理信息系統的功能及應用
1.2.1 地理信息系統的功能
1.2.2 地理信息系統的主要應用
第2章 三維GIS概述及發展狀況
2.1 地理信息系統的歷史及現狀
2.2 從二維GIS到三維GIS的轉變
2.3 三維GIS的定義、特點及功能
2.3.1 三維GIS的定義
2.3.2 三維GIS的特點
2.3.3 三維GIS的功能
2.4 三維GIS發展面臨的有利因素與困難
2.4.1 三維GIS當前面臨的有利因素
2.4.2 三維GIS當前面臨的困難
2.5 當前三維GIS研發的幾個注意點
2.6 三維GIS應用領域
2.7 三維主流GIS國內外軟件對比
2.7.1 國外三維GIS主流軟件
2.7.2 國產三維GIS主流軟件
2.8 總結
第3章 機場三維可視化相關理論
3.1 科學計算可視化概述
3.1.1 科學計算可視化的含義
3.1.2 科學計算可視化的現狀及意義
3.1.3 科學計算可視化的應用領域
3.1.4 科學計算可視化的研究內容
3.2 數據類型及組織
3.2.1 數據類型
3.2.2 地下管線的類型
3.2.3 平面管線數據組織
3.2.4 三維管線數據組織
3.2.5 三維管線空間數據模型
3.3 三維可視化技術
3.3.1 透視投影
3.3.2 光照模型
3.3.3 紋理映射
3.4 LOD模型的動態可視化
3.4.1 三維場景生成中LOD模型的選擇
3.4.2 LOD模型的分類
3.4.3 典型的LOD模型生成算法概述
3.4.4 不同LOD模型的切換技術
第4章 大型機場三維可視化關鍵技術
4.1 三維地理信息系統(3DGIS)技術
4.1.1 三維GIS的數據獲取技術
4.1.2 三維GIS的數據管理技術
4.1.3 三維GIS的數據可視化技術
4.1.4 三維GIS的數據分析技術
4.2 虛擬現實(VR)技術
4.2.1 VRML
4.2.2 Web3D
4.2.3 OpenGL簡介
4.2.4 Direct3D
4.3 高分辨率對地觀測技術
4.4 空間數據倉庫
4.4.1 數據倉庫
4.4.2 空間數據倉庫
第5章 三維建模數據的獲取
5.1 三維建模的數據源及技術原理
5.1.1 各種地圖及文檔資料
5.1.2 數字地圖
5.1.3 數字攝影測量
5.1.4 三維激光掃描系統
5.1.5 遙感圖像
5.1.6 合成孔徑雷達(SAR
5.1.7 機載激光雷達
5.1.8 移動測繪系統
5.2 三維建模的數據獲取方法
5.2.1 DEM數據獲取
……
第6章 機場三維建模方法
第7章 昆明長水機場地下管線管理信息系統建設實證研究
隨著三維GIS的深入發展和廣泛應用，人們越來越關注三維模型數據的性、逼真性和有用性。在追求三維模型逼真和的同時，也帶來了數據生產的高投入。與二維空間數據相比，三維空間數據不是簡單的一一對應或者擴展，三維空間數據庫的建設至今仍然是一項復雜而昂貴的綜合性工程。大型三維GIS系統建設的生產效率、質量控制、數據安全和有效存儲與管理等問題日益突出，并直接關系到系統建設與應用的成敗。決定空間數據具體生產方案的三個要素分別是精度、成本和效率，最終系統的有用性和提供的空間分析能力又取決于模型的逼真程度以及所選擇的數據源和建模方法。因此，三維GIS缺乏有關數據內容、細節程度、定位精度和生產工藝等的技術標準已經成為制約其推廣應用的關鍵問題之一。
4.1.2三維GIS的數據管理技術
從二維GIS轉換到成熟的三維GIS時，數據管理成為熱點問題之一。逼真的三維表示不僅具有多種細節層次的幾何表達，還提供具有相片質感的表面描述如逼真的材質和紋理特征以及其他相關的屬性信息。因此有關紋理與材質參數等也是數據庫的重要內容。大量柵格數據與矢量數據的集成應用導致數據量急劇增加，"海量"一詞則是對此最形象的描述，這里的"海量"是指遠遠超出計算機核心內存容量的數據量。針對三維可視化交互的實時性要求，對海量數據的有效管理與調度已經成為三維GIS的關鍵技術之一。與傳統的二維GIS相比較，三維GIS對數據組織與管理又提出了許多新的更高的要求，如：不同類型數據的一體化管理；多尺度模型(LOD)的集成應用。
從數據庫到三維虛擬顯示的快速轉換，如必須只在當前的視線范圍內選擇物體(金字塔或是圓錐內)和動態裝載等，都要求新的數據模型和有效的空間索引機制。
傳統基于文件與關系數據庫混合的GIS數據庫管理方式由于在數據安全性、多用戶操作、網絡共享及數據動態更新等方面已不能滿足日益增長的需要?，F有的對象關系型數據庫管理系統(ORDBMS)雖然還不直接支持三維空間對象，但其在保留關系數據庫優點的同時，也采納了面向對象數據庫設計的某些原理，具有將結構性的數據組織成某種特定數據類型的機制，這使得它不僅能夠處理3D數據的復雜關系，也能將在邏輯上需要以整體對待的數據組織成一個對象，這為三維GIS的海量數據管理提供了一條切實可行的途徑。要滿足三維GIS在線的各種實時應用(包括地理協同操作)需要，一方面要對多種類型多種尺度的三維數據進行精心的組織，以提供高效的數據檢索機制；另一方面，還需要優化設計現有的各種數據庫管理系統，以提供快速的數據動態存取服務。
4.1.3三維GIS的數據可視化技術
視覺是理解空間最有用的感覺，因此三維GIS在很大程度上也依賴視覺表現提供更為豐富逼真(具有相片質感)的信息，各種用戶結合自己相關的經驗與理解就可以做出而快速的空間決策。特別的，三維可視化能使人們對只有抽象概念而難以直接感知的空間現象進行現實化和直觀化，比如剖析地下結構、反演不會重現的歷史過程、推演未來發展、仿真復雜的時空現象(臺風演進、洪水淹沒、大氣污染、核電站泄漏事故影響、噪聲傳播、溫度和風場變化)等，由此能獲得各種超越現實的空間感知經驗。目前，大多數三維GIS的三維能力甚至被認為主要體現在三維可視化功能上，并且是區別于二維GIS最重要的特征之一。突出三維可視化功能的三維GIS在許多場合因此又被稱為"虛擬現實GIS""三維可視化GIS"等等。三維可視化越來越多地成為GIS(不僅是三維GIS)的終端表現形式，并且被認為是不同背景的用戶進行空間信息交流和視覺分析與空間認知的有效媒介。游雄教授與萬剛博士的"戰場可視化與數字地圖"一文則詳細介紹了三維GIS在軍事領域的應用——戰場環境仿真。與傳統二維GIS固定的視角或視點觀察效果明顯不同，當用戶把視點放在三維空間(特別是透視投影空間)里時，不經意的旋轉縮放和平移操作往往容易導致方位的迷失感，使得迅速定位產生困難。為了既能享受常規二維GIS地圖表示優越的方位感，又能得到三維逼真顯示的真實感和沉浸感，多視點的多模態可視化視圖表示成為三維GIS最典型的界面特點。三維GIS基于數據庫能提供多種形式的交互式三維動態可視化功能，比如，較宏觀的飛越漫游能迅速把握整個空間分布包括地形特征和地物布局，較微觀的穿行漫游則能分辨地形的微小變化和地物的明顯特征，而且在運動中能及時更新可見的內容并根據距離遠近以不同的細節或尺度進行表現。在計算機交互式圖形處理中，實時動畫往往要求每秒25～30幀的圖形刷新頻率，也就是說所有的建模、光照和繪制等處理任務必須在大約17微秒的時間內完成。所有這些對數據調度機制和圖形繪制策略都提出了新的更高的要求。數據動態裝載、圖形漸進描繪、多重細節層次(LOD: LeveIs of Detail)和虛擬現實表現等因此成為三維GIS可視化的典型技術特征。
網絡技術、分布式計算技術和三維可視化技術的飛速發展，為分布式三維GIS技術的實現提供了契機。特別是隨著各種小型化、便攜式的移動計算與顯示設備和無線技術的廣泛使用，三維GIS的分布呈現出多樣化的特點，并正為人們提供日益廣泛的增強現實服務。現有分布式三維GIS主要體現在網上三維可視化方面，并且絕大多數都是基于VRML實現的。而采用Java3D和插件等技術由于支持服務器端的數據庫管理與存取，因此在瀏覽器端可以實現在線空間查詢和分析等操作。
三維GIS海量數據的交互式真實感可視化對計算機軟硬件環境也提出了特殊的要求，而且一些先進的圖形卡和工作站已經為此目的問世。除了一般的半沉浸式透視顯示方式以外，沉浸式真三維立體可視化平臺也越來越多地被用于三維GIS系統中。但隨著三維空間信息的普遍可得，越來越多的需求將是利用中低檔的桌面系統達到同樣的目的。因此，大多數研究還是主要針對普通個人計算機處理海量的三維GIS數據，而非SGI這樣大型的專用圖形工作站高端系統，畢竟此類系統還非常昂貴、難以推廣普及。特別值得關注的是中國四維測繪技術北京公司為此專門研制了系列大場景沉浸式真三維可視化硬件平臺，為三維GIS應用提供了雙計算機雙投影儀、單工作站雙投影儀、單工作站四投影儀等不同的配置方案。
……
