自上個世紀60年代在加拿大首度開發(fā)設(shè)計了地理信息系統(tǒng)（GIS）以來，不到50年間，GIS技術(shù)取得了飛速的成長，在交通、電力、水利、土地管理、電信、消防及城市規(guī)劃治理等領(lǐng)域都有了廣泛和高效的運用。目前，這個技術(shù)已攻克了從二維到三維的“瓶頸”，出現(xiàn)了三維空間內(nèi)的GIS技術(shù)，給人們帶來了新的視覺沖擊，成為一新的發(fā)展趨向。
1.三維地理信息系統(tǒng)概述
三維地理信息系統(tǒng)(簡稱GIS)，是以電子計算機的軟件和硬件做為依托，以空間數(shù)據(jù)庫技術(shù)做為基礎(chǔ)，對本維空間數(shù)據(jù)加以科學的分析和管理，為決策、規(guī)劃和研究、管理提供真實信息的一項全新的技術(shù)，這是一種介于空間技術(shù)、地理科學和管理科學的多方位、跨學科的新興研究領(lǐng)域。
三維GIS，又與虛擬現(xiàn)實（VR）緊密相聯(lián)，是隨虛擬現(xiàn)實這一新技術(shù)的形成而發(fā)展起來的。VR技術(shù)是真實模擬人在現(xiàn)實世界中的人機交互響應(yīng)，運用領(lǐng)域非常廣泛。因此三維GIS系統(tǒng)在一些國家也被稱為VRGIS系統(tǒng)。
2.三維地理信息系統(tǒng)的運用現(xiàn)狀
我國對三維GIS研究比較晚，可是卻取得了比較突出的進展。據(jù)調(diào)查，我國在這一行業(yè)中的規(guī)?？蛇_1000億元，有大約四十萬的從業(yè)者，很多領(lǐng)域已達到或超過了世界領(lǐng)先水平，在三維GIS這方面的成就尤為突出。目前，三維運用所涉及到的行業(yè)或領(lǐng)域超過了四十多個。接下來通過舉例來對三維GIS的運用現(xiàn)狀進行簡單的說明
2.1土地資源規(guī)劃
利用三維GIS系統(tǒng)，可以創(chuàng)建起三維地理國土信息系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)三維建筑及其分布的精準可視化，使國土資源的規(guī)劃和決策、審批能夠更加精確、科學。尤其是在系統(tǒng)中可以實現(xiàn)靈活、便捷的更新和拓展，能夠動態(tài)更新，取得實時的城市最新三維規(guī)劃模型。同時還可以對規(guī)劃中的城市進行三維模擬仿真，演示未來城市的景觀和效果，做為設(shè)計和規(guī)劃的依據(jù)，提高城市規(guī)劃和管理的效率。
2.2礦物資源遙感監(jiān)測
依據(jù)對地下及海洋中的礦物資源遙感監(jiān)測結(jié)果，資源的開采規(guī)劃和實施情況、地質(zhì)環(huán)境數(shù)據(jù)等信息，可以搭建出三維平臺，展示、分析、查詢、統(tǒng)計資源的狀態(tài)，這個方法具備多參數(shù)、多層次、實時或預測等功能和特點，滿足對礦物資源的遙感監(jiān)測及可視化運用。
2.3礦井操作安全監(jiān)控
運用礦山企業(yè)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，可以創(chuàng)建礦山企業(yè)的運行分析系統(tǒng)，實現(xiàn)對井下作業(yè)員（人）的定位，對設(shè)施設(shè)備（物）的狀態(tài)監(jiān)測及遠程操作，對井下瓦斯（環(huán)境）等的指標值展開監(jiān)控，使企業(yè)可以實現(xiàn)實時、有效的層層管理和控制，增強礦業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)安全情況，還可依據(jù)該系統(tǒng)的反應(yīng)分析或預測目前的生產(chǎn)作業(yè)是足夠科學和合理，進而預防事故的發(fā)生。
2.4旅游景觀服務(wù)平臺
為了更好地呈現(xiàn)旅游景點的自然和歷史風貌、文化景觀，可以運用三維GIS技術(shù)創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)化平臺，向瀏覽者提供靈動、直觀和交互式的旅游信息平臺，推廣宣傳旅游資源和產(chǎn)品，提供相應(yīng)的信息服務(wù)，推動客戶和投資企業(yè)的對接，大大增強景區(qū)的對外形象和品牌效應(yīng)。
2.5軍事和公安應(yīng)急指揮平臺
三維GIS在軍事領(lǐng)域中的運用也是最重要的一個方面，創(chuàng)建實時的、動態(tài)的三維地形地貌平臺系統(tǒng)，對于軍事學的重要意義是不言而喻的。目前，這個技術(shù)在軍事方面的運用水平高低，也是反映各個國家軍事實力的重要方面。
此外，三維GIS系統(tǒng)還可以運用于公安110應(yīng)急指揮平臺，輔助展開警情的實時監(jiān)聽，依賴于監(jiān)控攝像頭的實時監(jiān)控，掌握治安及警力分布情況，對于增強治安效果，打擊犯罪，增強警力的利用率具有重要的意義。
2.6防洪防汛的預警和管理
依據(jù)水利資源和數(shù)據(jù)，可以創(chuàng)建交互式的三維防汛防洪預警和管理調(diào)度系統(tǒng)，對防汛預案展開制訂、修改或?qū)崟r更新和維護，作為抗洪救災的決策平臺，為抗洪防汛提供有效的技術(shù)保障。
當然，三維GIS的運用領(lǐng)域不止上述所說幾個方面，伴隨著這個技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，必將獲得更加廣闊的應(yīng)用空間。
3.發(fā)展前景
3.1GIS的高維化趨勢
目前，GIS軟件基本上可以用數(shù)字高程技術(shù)模型或處理三維空間的實體坐標，但是，因為沒法有效地構(gòu)建三維實體的拓撲關(guān)系，有些真三維的操作在實現(xiàn)起來就比較困難，也沒法持續(xù)地呈現(xiàn)實體的時間維度上的變化。所以，GIS將會更進一步向四維或多維化發(fā)展。
四維GIS，是指在原有的空間三維的前提下，再加上時間維度或變量而成。以地質(zhì)特征為例子，并不是一成不變的，而是伴隨著時間的變化呈動態(tài)變化，有的變化較緩慢，而像地震、暴風雨、水災和滑坡等這些現(xiàn)象，卻通常會在特殊的機制和條件下發(fā)生劇烈變化。所以，在三維基礎(chǔ)上再加上時間維度，就能真實地呈現(xiàn)出這些變化。當然，添加了時間維度，會產(chǎn)生許多問題，其數(shù)據(jù)量也將呈幾何級數(shù)變化，導致在采集數(shù)據(jù)、存儲和處理等各方面產(chǎn)生一系列的難度?？上驳氖?，這些難題伴隨著計算機技術(shù)的快速發(fā)展，都會在不久的將來得到解決。
3.2三維GIS的智能化、網(wǎng)絡(luò)化以及高集成化趨勢
伴隨著我國網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，在網(wǎng)絡(luò)上瀏覽以及發(fā)布數(shù)據(jù)是GIS發(fā)展方向，所以說，網(wǎng)絡(luò)化是可以說成三維GIS的最流行、最前沿的操作平臺之一。
傳統(tǒng)的GIS的應(yīng)用主要是在空間的疊加分析以及數(shù)據(jù)庫方面，但知識處理方面和推理能力上相對缺乏，不難預料，3D-GIS系統(tǒng)會在智能化方面有更加廣闊的發(fā)展空間，也能更好地為人類社會服務(wù)。而智能化GIS技術(shù)也必然會促進其向高度集成化方向發(fā)展，并將在未來的應(yīng)用中有著廣闊的發(fā)展前景。