1 三維GIS的定義
從不同的角度出發(fā)，GIS有三種定義：①基于工具箱的定義，認為GIS是一個從現實世界采集、存貯、轉換、顯示空間數據的工具集合；②數據庫定義，認為GIS是一個數據庫系統，在數據庫里的大多數數據能被索引和操作，以回答各種各樣的問題；③基于組織機構的定義，認為GIS是一個功能集合，能夠存貯、檢索、操作和顯示地理數據，是一個集數據庫、專家和持續(xù)經濟支持的機構團體和組織結構，提供解決環(huán)境問題的各種決策支持?；诠ぞ呦涞亩x強調對地理數據的各種操作，基于數據庫的定義強調用來處理空間數據的數據組織的差異，而基于組織的定義強調機構和人在處理空間信息上的作用，而不是他們需要的工具的作用。
TURNER認為“Geographical Information System”主要用來區(qū)分純粹的二維GIS與三維GIS[2]，為強調在三維任務如地質或地貌應用上的擴展，人們創(chuàng)造了術語“Geoscientific Information System”(GSIS)[28]。
后來這個詞被修改為一個縮寫形式“Geo-Information System”(GIS)[24][28]。為區(qū)分三維GIS與現今世界上比較成熟的流行的各種二維商業(yè)GIS，這里傾向于BREUNIG的觀點[28]，用GIS指代“Geo-Information System”，認為三維GIS是布滿整個三維空間的GIS，與傳統的基于平面的二維GIS或2.5維GIS明顯不同，尤其體現在空間位置與拓撲關系的描述及空間分析的伸展方向上。
三維GIS加上時間維方面的處理即為四維GIS。
2 三維GIS的特點
在三維GIS中，空間目標通過X、Y、Z三個坐標軸來定義，它與二維GIS中定義在二維平面上的目標具有完全不同的性質。在目前二維GIS中已存在的0，1，2維空間要素必須進行三維擴展，在幾何表示中增加三維信息，同時增加三維要素來表示體目標[9]。空間目標通過三維坐標定義使得空間關系也不同于二維GIS，其復雜程度更高。二維GIS對于平面空間的有限-互斥-完整劃分是基于面的劃分，三維GIS對于三維空間的有限-互斥-完整劃分則是基于體的劃分，因而，通過分析基于（單一）體劃分的三維矢量結構GIS幾何成分之間的拓撲關系，李青元提出五組簡化的拓撲關系[37]。三維GIS的可視表現也比二維GIS復雜得多，以致于出現了專門的三維可視化理論、算法和系統。
總起來說，與二維GIS相比，三維GIS對客觀世界的表達能給人以更真實的感受，它以立體造型技術給用戶展現地理空間現象，不僅能夠表達空間對象間的平面關系，而且能描述和表達它們之間的垂向關系；另外對空間對象進行三維空間分析和操作也是三維GIS特有的功能。而與CAD及各種科學計算可視化軟件相比，它具有獨特的管理復雜空間對象能力及空間分析的能力。三維空間數據庫是三維GIS的核心，三維空間分析則是其獨有的能力。與功能增強相對應的是，三維GIS的理論研究和系統建設工作比二維GIS也更加復雜。
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