三维GIS仿真技术发展的几点思考

随着近几年三维GIS的快速发展,三维GIS可视化在数字孪生、元宇宙等热点方向起着重要技术支撑,结合这几年三维GIS技术进展,其出现的进展与问题,有以下几点思考,供读者参考:
1.关于国内GIS三维仿真技术处于什么水平,这个需要结合具体业务方向来看,目前国内主导的是以无人机航拍倾斜建模技术方向,生产出正射影像、DOM、DEM、DSM、倾斜摄影等数据,尤其自然资源部提出了实景三维中国建设,其技术路线也基本上也是上述路线,实景三维,重在“实”,可以理解为实时、真实,其倾斜摄影数据,很好的满足了真实需求。国外主导的是以(LIDAR)技术方向,可以生产出DEM、DSM、LIDAR点云等数据。成果数据产出是其次,重点在于其应用,实景三维解决了看的问题,不仅是在大屏上,结合VR/AR/MR等新型交互式设备,能够很好的满足用户的视觉观感,这是最大的优势,也是最短的短板,因为数据仅仅只是满足了看的个人需求,在实际业务中,并不止“看”这一需求,需要结合实际业务,能够进行分析,这恰恰是倾斜摄影等数据的最大短板。国外以LIDAR技术为导向,并不以看为主要需求,而是以用为主,LIDAR相当于对现实世界的三维重建,点云密度越高,对真实世界的重建就越清晰。目前CV方向火热,三维重建技术发展迅速,在未来技术方向上,LIDAR更占优势。
2.关于GIS三维仿真技术的发展方向。回答这个问题,就需要搞清楚GIS的本质,GIS的本质就是对现实世界场景在计算机中的模拟,三维GIS重在对现实世界在计算机中的映射,重在真实,这是三维GIS与游戏的最大区别。现实世界按照层域可以划分为“空、天、陆、海”,目前我们最常见的三维仿真是“陆”,包括地形、建筑、地表等建模。其实在未来方向上,“天”和“海”的三维仿真前景广阔;首先“天”,目前游戏引擎里的云、雨等,都是程序化生成,本质上还是模拟,说白一点就是假的。目前气象有大量的实况观测和预报资料,基于这些资料做天气系统、天气现象仿真,在数据可视化,以及未来天气现象预报可视化方面,会越来越发挥重要作用,气象数据与图形渲染跨界融合,将是其中一个很大的趋势。其次是“海”,很多海战游戏里,对海水,海底等进行了逼真化模拟,和气象一样,也是程序化生成,无法和现实世界真实映射,反馈到真实业务中,体现的还是“模拟”,做不到数字孪生。海洋实况、预报资料要素众多,天气现象,比如风暴潮、中尺度涡、内波、海流等,目前还做不到三维仿真,仍然以卫星观测图片,色斑图、剖面图等栅格和二维矢量图形化表达,在三维仿真可视化方面,尚属空白。
3.对于软件应用,三维GIS+游戏引擎,是当前主流,如Cesium+Unreal,Cesium+Unity等,解决了其中一部分问题,但是游戏引擎毕竟是做游戏,很多机制无法适应大规模、大场景渲染仿真,相信在不久的将来,会有真正的三维GIS渲染引擎编辑器出现!
上面三点是我在开发过程中的一些思考,希望能给从事三维GIS或相关行业的读者一点思考与启发。

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