GIS是英文Geographic Information Systems的缩写，中文习惯译为地理信息系统。通常泛指用于获取、存储、查询、综合、处理、分析和显示地理空间数据及与其相关之信息的计算机系统。它是随着计算机技术和地理科学等的发展而发展起来的，它通过计算机对各种地理空间数据进行组织、管理、统计、分析和显示，生成并输出用户所需要的各种地理信息，它由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型和图形用户界面及系统管理人员所组成。
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自从20世纪60年代初GIS概念在加拿大提出以来，随着多学科、多技术的发展和密切结合，尤其是计算机技术和空间分析理论的飞速发展，GIS的含义和应用在不断扩大，GIS技术在最近20多年内取得了惊人的发展，并广泛地应用于各个领域。例如，土地信息系统可看成是GIS技术在土地管理的具体应用，因此，GIS技术是土地信息系统建设最为关键的技术之一。
目前，GIS技术的几个发展主要表现在：
（1）三维GIS和时态GIS的发展已取得了一定进展。
（2)GIS和GPS、RS三者结合的技术日益成熟。
（3）空间数据的存储管理技术发展迅速。
随着对象—关系数据库技术的发展，将空间数据无缝集成在DBMS中已成为现实。关系数据库（RDBMS）和GIS的结合，利用RDBMS存储GIS数据，并通过RDBMS存取和操纵这些数据。新的RDBMS（如ORACLE产品）支持新的对象—关系模型，从而可以更好地支持空间数据类型（4）组件GIS技术。地理信息系统的组件化，就是采用组件（Component）技术实现地理信息系统基础平台和应用系统。其本质就是软件可复用技术。COM GIS就是采用了面向对象技术和组件软件技术的GIS系统，其基本思想是把GIS的各大功能模块划分为几个组件，每个组件完成不同的功能。各个GIS组件之间以及GIS组件与非GIS组件之间，都可以方便地通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终的GIS基础平台及应用系统。组件式GIS代表着当今GIS发展的潮流。
（5)Web GIS技术。Web GIS是在INTERNET信息发布、数据共享、交流协作基础之上实现GIS的在线查询和业务处理等功能，是Internet技术应用于GIS开发的产物。互联网（Internet），尤其是万维网（WWW），已经成为GIS的新的操作平台。GIS通过WWW功能得以扩展，真正成为一种大众使用的工具，从WWW的任意一个节点，Internet用户可以浏览Web GIS站点中的空间数据、制作专题图，以及进行各种空间检索和空间分析，从而使GIS进入千家万户。
地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。 以下地理信息系统的应用领域分别回答了在各自领域内的作用 资源管理(Resource Management) 主要应用于农业和林业领域，解决农业和林业领域各种资源(如土地、森林、草场) 分布、分级、统计、制图等问题。主要回答“定位”和“模式”两类问题。 资源配置(Resource Configuration) 在城市中各种公用设施、救灾减灾中物资的分配、全国范围内能源保障、粮食供 应等到机构的在各地的配置等都是资源配置问题。GIS在这类应用中的目标是保证 资源的最合理配置和发挥最大效益。 城市规划和管理(Urban Planning and Management) 空间规划是GIS的一个重要应用领域，城市规划和管理是其中的主要内容。例如， 在大规模城市基础设施建设中如何保证绿地的比例和合理分布、如何保证学校、 公共设施、运动场所、服务设施等能够有最大的服务面(城市资源配置问题)等。 土地信息系统和地籍管理(Land Information System and Cadastral Applicaiton) 土地和地籍管理涉及土地使用性质变化、地块轮廓变化、地籍权属关系变化等许 多内容，借助GIS技术可以高效、高质量地完成这些工作。 生态、环境管理与模拟(Environmental Management and Modeling) 区域生态规划、环境现状评价、环境影响评价、污染物削减分配的决策支持、环 境与区域可持续发展的决策支持、环保设施的管理、环境规划等。 应急响应(Emergency Response) 解决在发生洪水、战争、核事故等重大自然或人为灾害时，如何安排最佳的人员 撤离路线、并配备相应的运输和保障设施的问题。 地学研究与应用(Application in GeoScience) 地形分析、流域分析、土地利用研究、经济地理研究、空间决策支持、空间统计 分析、制图等都可以借助地理信息系统工具完成。ArcInfo系统就是一个很好的 地学分析应用软件系统。 商业与市场(Business and Marketing) 商业设施的建立充分考虑其市场潜力。例如大型商场的建立如果不考虑其他商场 的分布、待建区周围居民区的分布和人数，建成之后就可能无法达到预期的市场 和服务面。有时甚至商场销售的品种和市场定位都必须与待建区的人口结构(年 龄构成、性别构成、文化水平)、消费水平等结合起来考虑。地理信息系统的空 间分析和数据库功能可以解决这些问题。 房地产开发和销售过程中也可以利用GIS功能进行决策和分析。 基础设施管理(Facilities Management) 城市的地上地下基础设施(电信、自来水、道路交通、天然气管线、排污设施、 电力设施等)广泛分布于城市的各个角落、且这些设施明显具有地理参照特征的。 它们的管理、统计、汇总都可以借助GIS完成，而且可以大大提高工作效率。 选址分析(Site Selecting Analysis) 根据区域地理环境的特点，综合考虑资源配置、市场潜力、交通条件、地形特征、 环境影响等因素，在区域范围内选择最佳位置，是GIS的一个典型应用领域，充 分体现了GIS的空间分析功能。 网络分析(Newwork System Analysis) 建立交通网络、地下管线网络等的计算机模型，研究交通流量、进行交通规则、 处理地下管线突发事件(爆管、断路)等应急处理。 警务和医疗救护的路径优选、车辆导航等也是GIS网络分析应用的实例。 可视化应用(Visualization Application) 以数字地形模型为基础，建立城市、区域、或大型建筑工程、著名风景名胜区的 三维可视化模型，实现多角度浏览，可广泛应用于宣传、城市和区域规划、大型 工程管理和仿真、旅游等领域。 分布式地理信息应用(Distributed Geographic Information Application) 随着网络和Internet技术的发展，运行于Intranet或Internet环境下的地理信息 系统应用类型，其目标是实现地理信息的分布式存储和信息共享，以及远程空间 导航等。
三维可视化技术与GIS工程
一、前言目前，科学可视化、计算机动画和虚拟现实技术蓬勃发展，并
成为计算机图形学领域的三大热门研究方向，它们的核心都是三维真实感图
形[1],也就是三维可视化技术。三维可视化技术是目前计算机技术和图像
图形学发展的热点之一，它是依靠视觉效果将数据所要表达的信息直观显示出来的一种最好的方法。传统的地理信息系统对实物的空间立体感表达就比
较抽象，将三维可视化技术引入GIS领域中可以动态地、形象地、多视角地、多层次地、如实逼真地描绘地球科学中的客观现象。如通常所见的地
形三维可视化、虚拟战场、数字社区和虚拟城市等。本文结合在GIS中的应
用介绍三维可视化开发的基本方法。
二、三维可视化GIS关键技术三维可视化技术可以简单的分解为三种技术的结合：可视化、三维和GIS。下面分析了可视化技术、虚拟现实、体视化技术、三维技术等关键技术。
1、可视化技术
可视化，也称为科学计算可视化(VisualizationinScientific
Computer),它是指运用计算机图形和图像处理技术，把科学数据转换成可视的、能帮助科学家理解的信息，并进行交互处理的理论、方法和技术。
GIS可视化技术是目前信息领
域中广泛应用的一项技术，它通过强大的、有效的地图系统将复杂的空间
和属性数抓以地理的形式进行描述，具有界面风格人性化设计，实现了文本、
图形和图像信息相结合的定位、查询、检索模式信息表达形象化、自观化操作简单便利等特点［2］。
2、虚拟现实
虚拟现实(VirtualReality)技术是一个由图像技术、传感
器技术、计算机技术、网络技术以及人机对话技术相结合的产物。它以计算
机技术为基础，利用高性能、高度集成的计算机硬、软件及各类先进的传感
器，去创造一个使参与者处于一个三维视觉、听觉和触觉的环境，具有完善
的交互作用能力、能帮助和启发进入虚拟境界的参与者的构思的
( 1) 地图浏览
地图浏览是 GIS 的最基本功能，它包括地图的漫游、放大、缩小和全图查看等详细功能。为增加系统的可操作性，地图的放大缩小还提供了鼠标滚动支持，当使用 3D 及以上的鼠标时，滚动鼠标滚轮，根据滚轮的滚动方向，地图会随着放大或缩小。鼠标形状能形象生动地表示当前的工具，譬如当前工具为放大地图时，鼠标形状则变为一放大镜，用户会非常乐意看到鼠标的这种变形。系统提供了图中图 ( 又称鹰眼) 功能，以方便当用户将地图放大到很大视野时的定位。用户可以通过图层设置对话框来设置图层的可见状态、可选择状态和自动标注状态，还可以自己配置地图的背景色，选择是否显示地图标题以及是否支持鼠标滚动的放大缩小功能。
图 7. 4 系统网络拓扑图
距离测量也是一个很实用的功能，由于地图一直可以放大缩小，用户对地图上任意两点之间没有距离感。系统有针对性地提供了任意两点间的距离测量功能。假使地图上只有空间数据而没有与这些空间数据相对应的文字说明和注释，这样的地图是不适合查看的。所以，系统还提供了专门的标注工具以及让整个地图全部自动标注的功能。
( 2) 地图编辑
在系统的使用过程中，随着矿山生产的进行，系统的数据肯定要随着更新。系统提供了对地图的编辑功能，包括对空间图形数据的编辑和对后台属性数据的修改。用户可以很方便地新增、修改、删除或合并地图图元，以及编辑图元的属性信息。系统还提供了单步回撤功能，支持对上一步空间数据编辑的撤销。
( 3) 图属互访
图属互访指空间数据 ( 又称图形数据) 与属性数据的相互查询。GIS 相比 MIS ( 管理信息系统) 系统和机助制图系统 ( 譬如 AutoCAD) 的优越性就在于它将空间数据和属性数据进行了良好的关联，而在 GIS 中，空间数据和属性数据的互访也就成为非常重要的环节。在系统中，双击地图上某图元，即可查看其属性信息。而通过属性信息名称的匹配，也可以快速地在地图上定位图元，支持模糊查询。
( 4) 统计报表
系统能对有关数据进行统计，生成统计报表。统计结果包括评价过程中输入的各种评分值及最终产生的评价结果。
( 5) 地图输出
某些时候用户需要将当前的地图窗口内容输出，以方便查看地图某局部放大后的内容。地图的输出包括空间数据的输出和属性数据的输出。系统支持将空间地图数据输出为常见的位图格式 ( bmp) ，支持地图打印，输出内容为当前地图窗口的地图。系统支持将属性数据输出到 Microsoft Excel，以执行进一步的操作。
( 6) 评价功能
通过上述矿山安全评价信息系统来实现系统的评价功能，并利用评价结果将两个子系统连接起来，形成一个矿山安全评价地理信息系统。
( 7) 评价结果管理、报表生成打印
评价结果可以进行分析统计，并自动产生报表，用户可以导出或者打印这些报表。
