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国内外空间信息三维可视化数字地球软件介绍与比较
2010年8月16日    评论:    分享:

    来源:skyline中国社区

  空间信息技术,又称为地理空间信息技术,是遥感、地理信息系统、全球卫星定位系统与通讯技术、网络技术的综合集成,是将空间对地观测信息的获取、处理、分析、应用结为一体的信息技术体系。人们认识到的空间世界是三维的,因此空间对地观测信息在本质上有别于其他信息的显著特性:地域性(territorial)、多维结构特性(multidimensional structure)和动态变化特性(dynamic changes)。如果仅仅采用传统二维数据描述空间世界,会有大量多维的空间数据无法得到利用,于是,人们越来倾向于研究空间信息三维可视化系统技术。与此同时,二维数据模型与数据结构理论和技术的成熟,图形学理论、数据库理论技术及其它相关计算机技术的进一步发展,也为三维空间信息技术的飞速发展作好了铺垫。另一方面,随着客户对于应用系统三维功能的需求越来越强烈,具有处理三维数据能力的三维空间信息技术日益显示出强大的生命力。

    500年前,葡萄牙著名的航海家和探险家麦哲伦从西班牙出发,绕过南美洲,发现麦哲伦海峡,横渡太平洋,环绕地球一周再到西班牙,完成了人类首次环球航行。麦哲伦的勇敢的实践无可辩驳地证实了地圆学说,为人类揭开了地球的神秘面纱,是人类第一次“真正发现了地球”。如果说首次环球航行对于发现和认识地球有极大意义,那么如今空间信息技术的诞生更是赋予了人类前所未有的力量,在掌上翻转地球。空间信息技术时代的来临,改变了人们获取信息的方式,而这种改变比起有史以来其他任何一种发现发明带来的变革都更加的深刻。

  自八十年代末以来,空间信息三维可视化技术一直就是业界的研究热点,尤其是近几年,国内外相关技术的研究呈现出了前所未有壮丽情景。国内外科研机构和企业纷纷认准了三维空间技术的良好发展势头,进行了跨学科、跨领域合作研究和三维技术攻关,研发了一批各具特色的优秀产品。美国率先推出了备受认可的Google Earth、Skyline、Virtual Earth、World Wind、ArcGIS Explorer等软件。国内也先后推出了价格相对低廉的类似产品如LTEarth(灵图)、GeoGlobe(吉奥)、EV-Globe(国遥新天地)等。当前,全球三维空间信息技术研究领域一片欣欣向荣,但各软件在产品定位、产品框架上却有一定的差别。比如,2007年发布的EV-Globe(国遥新天地)v2.0专门针对国产软件面临的海量三维数据分析操作等难题,在与主流GIS平台的整合、快速矢量支持、三维分析功能等多方面进行了增强。

  一、国内外主流三维地理信息平台介绍
 
    1、Google Earth

  2004年10月27日Google宣布收购了Key-hole公司,并于2005年6月推出了Google Earth系列软件。Google Earth以三维地球的形式把大量卫星图片、航拍照片和模拟三维图像组织在一起,使用户从不同角度浏览地球。Google Earth的数据来源于商业卫遥感卫星影像和航片,包括DigitalGlobe公司的QuickBird,IKOONOS及法国SPOTS。全球地貌影像的有效分辨率至少为100米,通常为30米,视角海拔高度(Eye alt)为15公里左右,针对大城市、著名风景区、建筑物区域会提供分辨率为1m和0.6m左右的高精度影像,视角高度(Eye alt)分别约为500米和35O米。目前提供高精度影像的城市集中在北美和欧洲,以及其他地区的重要城市。Google Earth客户端软件提供了三个版本:个人免费版、Plus版、Pro版。另外,GE还提供了一个企业级的解决方案,用于在企业内部部署GE应用。
  
  作为一款功能强大的桌面地球浏览器,自推出至今展现出了巨大的魅力,征服了无数用户。凭借着其强大技术实力、经验,为企业提供各种级别的解决方案,并取得了不俗的业绩,可以肯定未来GE在各个行业的应用广度、深度都潜力巨大。但是与Virtual Earth、World Wind一样,Google Earth都还不具备空间分析、大型数据库管理的功能。相比之下,全球在这一方面较为出色的是美国的软件Skyline和国内软件EV-Globe。

  2、Skyline

  Skyline Globe Enterprise Solution(Skyline globe企业解决方案)是美国Skyline公司为网络运营三维地理信息提供的企业级解决方案。本方案包括了Skyline整套软件工具,给客户提供一站式服务,并开放了所有的API,不论是在网络环境中还是单机应用,让用户能够根据自己的需求定制功能,建立个性化的三维地理信息系统。自Skyline进入中国市场以来,一直积极参与三维数字城市建设与三维互联网产业服务,得到广泛的认可。主要成功实例有:中国数字海洋系统、公安部警卫基础工作信息系统、数字深圳三维平台、黄河可视化防汛预案管理系统、数字烟台三维城市规划信息系统等等,其中数字烟台三维城市规划信息系统获得了“2007地理信息系统优秀工程金奖”。
 
  3、EV-Globe

  EV-Globe是北京国遥新天地信息技术有限公司开发的三维海量空间信息平台。自推出以来,就广泛应用于安全监督和管理、指挥调度、资源开发整合、资源综合利用、环境保护检查等领域。基于其研发的“遨游天府——四川省三维地理空间信息管理系统”在今年的5.12汶川大地震后的指挥、救援工作中发挥了重要的作用。此外,EV-Globe还为国土资源航空物探遥感中心开发了矿山开发遥感监测信息系统,与中石油合作开发了海外应急系统等等。实践证明,EV-Globe在海量数据浏览效率、矢量数据的查询、三维分析功能、安全性等方面相比国内其他同类产品也有着较为明显的优势。

    4、World Wind

  World Wind是由美国国家航空暨太空总署(NASA)阿莫斯研究中心的科研人员开发的开放源代码(Open Source)。World Wind可以利用Landsat 7、SRTM、MODIS、GLOBE , Landmark Set等多颗卫星的数据,将Landsat卫星的图像和航天飞机雷达遥感数据结合在一起,让用户体验三维地球遨游的感觉。在浏览地球的同时,还提供了月球数据,可以对月球进行虚拟的巡航。World Wind能够浏览由Internet上的WMS ( Web Mapping Service )提供的图像。World Wind正在发布着数以千兆的全球NASA 卫星数据,这是数年来对降水量、温度、大气压和其他许多数据每天观测的结果。World Wind还为公众提供美国地质助测局的航拍照片和地形地图,以及航天飞机雷达地形勘测任务和Landsat卫星的数据。

  与Google Earth一样,World Wind作为可视化三维地球浏览平台,功能强大,具有三维可视化的能力,采用了先进的流传输技术,但World Wind是个完全免费的软件,主要面向科学家、研究工作者和学生群体;而Google Earth具有较强的商业性,它的客户端是面向大众的,Plus版和Pro 版每年分别要付20美元和400美元,免费版本被授权为个人使用,不能用于工作环境,而World Wind没有任何限制。另外World Wind是完全开放的,用户可以修改World Wind软件本身,Google Earth目前只开放了API(应用程序接口)。
  
  5、GeoGlobe

  2006年4月武汉武大吉奥公司推出了网络环境下全球海量无缝空间数据组织、管理与可视化软件——GeoGlobe,该软件是由武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室研发的。GeoGlobe包括三部分:GeoGlobe Server、GeoGlobe Builder和GeoGlobe Viewer。GeoGlobe Server通过分布式空间数据引擎,管理所有注册的空间数据,并提供实时多源空间数据的服务功能。GeoGlobe Builder 实现对海量影像数据、地形数据和三维城市模型数据的高效多级多层组织,为实现全球无级连续可视化提供数据基础。GeoGlobe Viewer则装在客户端,通过网络获取服务器端数据,三维实时显示、查询、分析。GeoGlobe软件提供了的二次开发功能,用户可以根据应用的需要自行设计界面,调用所提供的动态库进行二次开发,应用十分方便。

    二、国内外三维地理信息平台对比

  近些年,由于政府对空间信息产业的重视,加大投入,以及优秀人才的参与,国内空间信息技术取得了长足的进步。国内企业顺势推出的EV-Globe、GeoGlobe等优秀产品,虽然起步较晚,产品结构框架还不太完整,在海量数据处理能力、三维建模、三维分析、跨平台通信、二次开发支持等方面,相比国外软件也有一定的差距。但是,国产软件基于国内客户需求而研发的先天性,提供的空间信息化解决方案可能更适合国内客户;再者,国产三维地理信息软件具有更高的安全性,不仅适合国内大型企业、单位应用,而且能更方便地为各行业的特定需求开发提供底层技术支持,扩展性能更为强大;此外,国产三维软件在海量数据的快速浏览、矢量数据的查询和分析等功能方面也领逐步增强,甚至显现出优于国外软件的趋势。另外,较高的性价比也是国产软件最为明显的优势之一。

  三维GIS作为GIS的一个重要发展方向,其研究范围涉及数据库、计算机图形学、虚拟现实等多门科学领域。目前,国内外许多学者对三维GIS的三维结构、三维建模以及单一领域的应用提出了多种方法和技术手段。现有的三维GIS,例如前面提到的Google Earth、Skyline等,在三维场景可视化、实时漫游等系统功能方面取得了较好的成果,但是在空间数据的复杂分析与决策支持方面的能力还较弱,三维空间信息的网络化与标准化等问题也有待进一步深化和完善。通过与虚拟现实、人工智能等技术的结合应用,三维GIS能更加真实、生动地表现现实世界,为我们更好地洞察和理解现实世界提供了更多样的选择。总之,三维信息技术在各行业的应用已经取得了令人瞩目的成就,但是,它还年轻,一切还只是开端。

 

标签:数字地球skylineGoogleEarth
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