隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)，特別是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、三維仿真技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的飛速發(fā)展。網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖不僅通過直觀的地理實(shí)景模擬表現(xiàn)方式，為用戶提供地圖查詢、出行導(dǎo)航等地圖檢索功能，同時(shí)集成生活資訊、電子政務(wù)、電子商務(wù)、虛擬社區(qū)、出行導(dǎo)航等一系列服務(wù)。
概述
網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖為政府機(jī)關(guān)、企事業(yè)單位、商家企業(yè)提供宣傳互動(dòng)的快速通道，并以全新的人性化界面表現(xiàn)，為人們的日常生活、網(wǎng)上辦事和網(wǎng)絡(luò)娛樂等活動(dòng)提供便捷的解決方案，從而生動(dòng)真實(shí)地實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上數(shù)字城市，讓人們真正感受到自己生活在一個(gè)信息化的城市里。可以說，網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖成為了互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)發(fā)展的新的亮點(diǎn)。但是，任何事情都有兩面性。網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖在給人們帶來方便的同時(shí)，也給國(guó)家安全、社會(huì)穩(wěn)定和人們隱私等帶來威脅。
技術(shù)原理
地圖是根據(jù)一定的數(shù)學(xué)法則，將自然地理的自然現(xiàn)象和社會(huì)現(xiàn)象通過概括和取舍用符號(hào)縮繪在平面上的圖形。電子地圖則是以地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，在適當(dāng)尺寸的屏幕上按照一定比例顯示的地圖。而三維電子地圖就是以三維電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，按照一定比例對(duì)現(xiàn)實(shí)世界或其中一部分的一個(gè)或多個(gè)方面的三維、抽象的描述(或綜合)，其形象性、功能性遠(yuǎn)強(qiáng)于二維電子地圖。結(jié)合目前發(fā)展迅速的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和豐富的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)資源，三維電子地圖和通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，就形成了簡(jiǎn)單易用的網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖。網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖通常運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼夹g(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)對(duì)物體實(shí)體的坐標(biāo)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并且基于GIS系統(tǒng)處理、WEB技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、三維仿真技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所實(shí)現(xiàn)。
分類
實(shí)景三維地圖
實(shí)景三維地圖是利用衛(wèi)星或激光技術(shù)直接掃描建筑物的高度和寬度，最終形成三維地圖數(shù)據(jù)文件。實(shí)景三維地圖是基于實(shí)物拍攝、數(shù)據(jù)抽象采集技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。雖然從照相機(jī)出現(xiàn)的那一刻起，就出現(xiàn)了實(shí)景三維地圖，但是真正的發(fā)展是20世紀(jì)以來，隨著飛艇、飛機(jī)和衛(wèi)星等高空飛行工具的出現(xiàn)，獲得了一個(gè)全新的視角并可以進(jìn)行全方位的拍攝，實(shí)景三維地圖才得到真正的發(fā)展。其直觀性、信息量和精確性遠(yuǎn)非傳統(tǒng)二維電子地圖可比。
不過，這種地圖獲取的成本很高，基本上局限于軍事或局部，普通人群基本上看不到真正的實(shí)景三維地圖。直到最近幾年，搜索引擎大腕谷歌把衛(wèi)星遙感地圖資源和三維電子地圖技術(shù)以及互聯(lián)網(wǎng)集合起來，推出Google Earth和Google Maps，將人們帶進(jìn)了一個(gè)全新的廣闊空間，從而帶給人栩栩如生、身臨其境的體驗(yàn)。另外，國(guó)內(nèi)一些公司也借助于Web GIS技術(shù)，利用飛艇、飛機(jī)和汽車等交通工具，從不同的角度進(jìn)行拍攝，把整個(gè)地區(qū)都拍一遍，通過數(shù)據(jù)庫(kù)和地圖上每個(gè)具體地點(diǎn)聯(lián)系起來，獲得這個(gè)地區(qū)的實(shí)景地圖。但是，這種方式還是受交通工具的限制，只有交通工具可以到達(dá)的地方才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，故實(shí)景三維地圖給出的信息還是有限的。
例如，城市實(shí)景地圖主要采用汽車為交通工具，所以很多政府機(jī)關(guān)、科研院所、社區(qū)小院無法拍到。但是實(shí)景三維地圖吸引人之處不僅僅在于地圖本身，呈現(xiàn)方式和軟件功能也同樣重要。所以，作為本土實(shí)景三維地圖，更適合國(guó)民口味，同樣也得到快速發(fā)展。
虛擬三維地圖
虛擬三維地圖是通過人工拍攝獲取建筑物的外形，而后將各個(gè)孤立的單視角3D模型無縫集成，經(jīng)過虛擬美化處理以后，形成三維地圖數(shù)據(jù)文件。
虛擬三維地圖是以現(xiàn)實(shí)地理信息為基礎(chǔ)，基于WEB GIS和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所實(shí)現(xiàn)。可以通過任何方式(諸如采用人工拍照方式采集)獲得實(shí)際三維的地理信息，通常沒有實(shí)景三維地圖對(duì)拍攝要求高。將獲得的地理信息進(jìn)行加工拼接，通過建模的方式加以整理，最后以虛擬現(xiàn)實(shí)的方式呈現(xiàn)。
虛擬三維地圖軟件呈現(xiàn)占虛擬三維地圖整體的比重較大，故不同公司使用不同的呈現(xiàn)技術(shù)，給使用者的感受差別也非常大。例如，E都市使用的是地理信息系統(tǒng)(GIN)平面地圖，通過人工采集方式拍照、建模和上網(wǎng)，經(jīng)過專業(yè)訓(xùn)練的工作人員拍攝到樓宇3個(gè)面以上的照片，并盡可能獲得樓宇的真實(shí)名稱。之后，將采集回的數(shù)據(jù)、表格和照片還原到一個(gè)模型的環(huán)境，再利用開發(fā)的后臺(tái)管理軟件將各個(gè)孤立的單視角3D模型無縫集成在一起后，移植到虛擬三維地圖，使用者就可以通過瀏覽器進(jìn)行交互式的訪問。鑒于虛擬三維地圖的界面友好和數(shù)據(jù)量小，谷歌也開發(fā)了類似的Google Street View來呈現(xiàn)虛擬三維地圖，結(jié)合實(shí)景三維地圖豐富三維地圖信息。不過，目前虛擬三維地圖主要集中于城市電子地圖。
贏利模式
作為互聯(lián)網(wǎng)的新業(yè)務(wù)，其出現(xiàn)和生存肯定是和贏利分不開的。相關(guān)公司把它作為一個(gè)平臺(tái)，來與電子政務(wù)、電子商務(wù)、網(wǎng)絡(luò)娛樂、地圖導(dǎo)航、城市黃頁、商業(yè)廣告、電子咨詢等整合，通過平臺(tái)上的業(yè)務(wù)獲取贏利。根據(jù)目前運(yùn)營(yíng)的情況，這種模式獲得了極大的成功。
電子政務(wù)：結(jié)合國(guó)家電子政務(wù)中數(shù)字城市規(guī)劃，政府及運(yùn)營(yíng)商合作開發(fā)運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖，不僅可賺取一定政府專款，同時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖也是一個(gè)宣傳。
使用費(fèi)用：滿足使用者的最大需求，收取使用者使用費(fèi)。
廣告宣傳：在地圖上增加廣告(包括企業(yè)、景點(diǎn)、商業(yè)區(qū)等)，并增加相應(yīng)鏈接，使使用者可直接訪問鏈接點(diǎn)，從而向被宣傳者收取廣告費(fèi)用。
即時(shí)通信：在地圖上增加QQ，Email，Blog，BBS等，分享相應(yīng)企業(yè)收入。
企業(yè)合作：網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖公司可與移動(dòng)終端廠商或其它增值業(yè)務(wù)提供商合作，為他們開放API接口，提供電子地圖數(shù)據(jù)庫(kù)接口，從而賺取合作費(fèi)用。
地圖導(dǎo)航
市場(chǎng)與前景
手機(jī)導(dǎo)航已經(jīng)已經(jīng)深入了現(xiàn)代人的生活，3D地圖版本的手機(jī)導(dǎo)航是很先進(jìn)的導(dǎo)航模式，立體模式給人清晰明快的感覺，相比2D模式的地圖更能讓人接受，導(dǎo)航更方便更直觀，有助于用戶定位找到目標(biāo)。
目前市場(chǎng)上好多手機(jī)導(dǎo)航商家都在開發(fā)3D版本的地圖和軟件，知名的圖吧導(dǎo)航，凱立德導(dǎo)航、高德導(dǎo)航等等。
亮點(diǎn)介紹
·公交查詢功能
·軟件與地圖數(shù)據(jù)分開
·靈活的搜索方式
·功能完備的個(gè)人標(biāo)注管理系統(tǒng)
·及時(shí)更新地圖數(shù)據(jù)
存在問題
網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖雖然帶來了互聯(lián)網(wǎng)的一大進(jìn)步，但也帶來了一些安全和隱私問題。網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖服務(wù)的內(nèi)容是地圖，而地圖對(duì)國(guó)家而言在一定程度上是具有戰(zhàn)略意義的，也就是說，某種內(nèi)容或者某種精度的地圖是要保密的，否則國(guó)家戰(zhàn)略秘密會(huì)無密可保。
安全問題
首先，網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖數(shù)據(jù)采集缺乏監(jiān)管。目前，所有網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖使用的數(shù)據(jù)并未經(jīng)過相關(guān)主管部門的審查，一些敏感地區(qū)并未經(jīng)過處理加工，缺乏系統(tǒng)的規(guī)范和監(jiān)督，存在被不法分子不正當(dāng)利用的可能性。其次，網(wǎng)站對(duì)注冊(cè)會(huì)員沒有進(jìn)行審查管理。一些網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖網(wǎng)站允許注冊(cè)會(huì)員在實(shí)景照片上隨意添加說明文字。而隨意添加的不良信息可能對(duì)社會(huì)造成不良影響，甚至引起犯罪，嚴(yán)重時(shí)甚至威脅國(guó)家安全。
盈利問題
目前經(jīng)營(yíng)三維地圖還存在一直投錢不賺錢的現(xiàn)狀，幾大電信運(yùn)營(yíng)商對(duì)管理層考核要求是對(duì)項(xiàng)目的是否賺錢為目的的，而不是為以后是否有機(jī)會(huì)賺錢為目的，所以想期望運(yùn)營(yíng)商對(duì)其的投入是不理智的。經(jīng)營(yíng)者必須抓住其地圖吸引力為突破口，或者以游戲虛擬地圖避免政策的風(fēng)險(xiǎn)，積極進(jìn)行地理信息的收集，努力開掘草根們自發(fā)性的開發(fā)及利用。
解決措施
首先，應(yīng)加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖服務(wù)提供商企業(yè)的企業(yè)審核，只有符合要求的企業(yè)才可開發(fā)和提供網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖業(yè)務(wù)。其次，應(yīng)提高企業(yè)自律要求，企業(yè)必須具備一定的審核能力，并進(jìn)行定期檢查，對(duì)不符合要求的予以一定懲罰。此外，應(yīng)增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)三維電子地圖監(jiān)查手段，使相應(yīng)監(jiān)管部門可以方便地發(fā)現(xiàn)是否有違反規(guī)定的現(xiàn)象。
功能的變化
模擬功能內(nèi)涵更加豐富
地圖作為現(xiàn)實(shí)世界的模型 , 從其出現(xiàn)就具備了對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的模擬功能。與二維地圖相比 , 三維地圖中對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的抽象所占比重減少了 , 更多的是對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的較直觀的描述 , 模擬的效果更加逼真。在二維地圖中 , 受識(shí)圖能力和專業(yè)背景的影響 , 不同的人對(duì)由等高線模擬的地形形成的心像地圖會(huì)不同 , 其效果也會(huì)因人而異 , 而三維地圖生成的是直觀的與現(xiàn)實(shí)世界逼真的地形 ,效果更好。
三維地圖的模擬功能主要有以下幾個(gè)特性 :
1 ) 立體性。三維地圖是一種給讀者立體感的地圖 , 各種地理要素及專題信息在圖上表示時(shí)都要有一定的深度感 , 并且當(dāng)一個(gè)要素被其他要素遮擋時(shí) , 在圖形上要作消隱處理。這是與傳統(tǒng)的二維地圖的本質(zhì)區(qū)別。
2 ) 方位性。三維地圖是一種在特定視角下展現(xiàn)的地圖 , 因而它不能展示真實(shí)世界的全貌。如果要了解真實(shí)世界的全貌 ,必須利用計(jì)算機(jī)高速處理能力 , 連續(xù)生成不同角度的三維地圖。這樣讀者才可以動(dòng)態(tài)地、全方位地觀察真實(shí)世界。
3 ) 直觀性。三維地圖的實(shí)質(zhì)就是模擬人的視覺 , 利用計(jì)算機(jī)技術(shù)得到一種“眼睛看到的真實(shí)地圖” , 可以一目了然獲取地理信息。
4 ) 真實(shí)性。利用空間手段制作的立體地圖 , 往往是采用了高精度的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)作為地理信息背景 , 通過數(shù)字城市中的虛擬現(xiàn)實(shí)仿真手段 , 真實(shí)表現(xiàn)地表信息 , 給讀者提供最直接、最具真實(shí)感和最豐富的信息。
在三維地圖中 , 除了對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的直接描述外 , 通過算法的使用 , 其在模擬未來規(guī)劃和可能發(fā)生的現(xiàn)象和事件上具有二維地圖不可比擬的優(yōu)勢(shì) , 對(duì)地圖的模擬功能進(jìn)行了拓展。人們可以通過三維地圖看到某待建小區(qū)建成后的場(chǎng)景或者某堤壩潰堤后造成的災(zāi)害場(chǎng)景 , 這種對(duì)未發(fā)生的場(chǎng)景的預(yù)測(cè)模擬功能 , 也是二維地圖無法實(shí)現(xiàn)的。
信息載負(fù)功能更高
地圖作為空間信息的載體 , 具有信息的載負(fù)功能 , 載負(fù)的信息可以分為直接信息和間接信息兩種。二維地圖中 , 直接信息是通過地圖上的幾何圖形符號(hào)進(jìn)行表達(dá)的 , 而在三維地圖中 , 是通過對(duì)現(xiàn)實(shí)世界建模來表達(dá)信息的 , 這種方式不但反映了地物的位置坐標(biāo)等信息 , 還包含了地物的形狀、大小等屬性信息 , 信息的載負(fù)量增加了。同時(shí) , 由于三維模型占用較多的系統(tǒng)資源 ,在計(jì)算機(jī)性能還沒有大幅提高之前 , 仍要考慮信息的載負(fù)量與系統(tǒng)資源間的平衡。
間接信息是指地圖中需要經(jīng)過分析解譯才能獲取的信息。通過比較可以發(fā)現(xiàn) , 三維地圖因其對(duì)現(xiàn)實(shí)世界描述較二維地圖更加詳細(xì) , 因而在大比例尺條件下 , 間接信息的載負(fù)量更多 , 如某城區(qū)圖中 , 可通過路寬比較獲取各條道路的通行能力的差別 ,而不僅僅是城市中主要街道與次要街道的區(qū)別。另外 , 由于聲音、視頻等技術(shù)的使用 , 三維地圖可以載負(fù)更多的屬性信息 , 如某醫(yī)院的歷史、規(guī)模、周圍環(huán)境、接待就診人數(shù)等信息。
傳輸功能出現(xiàn)了新特點(diǎn)
傳輸方式變化
自 1969 年捷克地圖學(xué)家 A . K o l a c n y提出地圖傳輸論的觀點(diǎn)以來, 地圖傳輸系統(tǒng)理論取得了令人矚目的發(fā)展 , 而對(duì)三維地圖的傳輸理論的研究卻較少。傳統(tǒng)的地圖傳輸論的觀點(diǎn)認(rèn)為 , 地圖的用途就是在地圖制作者和使用者間傳遞信息 , 在傳遞空間信息時(shí) , 需要經(jīng)過制圖時(shí)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界進(jìn)行抽象 , 用符號(hào)表達(dá) , 讀圖時(shí)再進(jìn)行解譯還原這樣過程 , 而三維地圖中以模型的方式表達(dá)地物 , 對(duì)部分信息的傳輸 , 如居民點(diǎn)、河流以及橋梁等 , 因?yàn)樗鼈兪菍?duì)現(xiàn)實(shí)世界的真實(shí)再現(xiàn) , 不需要經(jīng)過符號(hào)的抽象和解譯這一過程 , 這是三維地圖不同于二維地圖的一大特點(diǎn)。
符號(hào)體系不同
符號(hào)體系是地圖傳輸論的基礎(chǔ), 符號(hào)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響信息傳輸?shù)男堋ＨS地圖符號(hào)更形象、直觀, 也更容易理解，而傳統(tǒng)地圖用戶需要一定的讀圖知識(shí)和技巧。即使用戶不具備專業(yè)知識(shí), 通過三維地圖也能獲得所需的信息。它可以滿足人們快速、準(zhǔn)確認(rèn)識(shí)和表現(xiàn)現(xiàn)實(shí)世界的需要, 因此, 三維地圖符號(hào)的設(shè)計(jì)和制作是三維地圖制作的重點(diǎn)和關(guān)鍵所在。
三維地圖描述現(xiàn)實(shí)世界的方式和顯示的環(huán)境不同于二維平面地圖, 因此在符號(hào)設(shè)計(jì)上也有很大差別。三維地圖符號(hào)的視覺參量由狀態(tài)、動(dòng)態(tài)變化和交互操作 3部分組成。其中, 狀態(tài)參量包含形狀、尺寸、色彩、亮度、紋理和空間造型等, 在設(shè)計(jì)時(shí)可參考平面地圖的視覺變量。在一些電子地圖中, 也有采用動(dòng)態(tài)變化的手段, 因而也可以參考來設(shè)計(jì)三維符號(hào)。交互操作是三維地圖符號(hào)設(shè)計(jì)中所特有的。在三維地圖中, 用戶可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、空中飛行、視點(diǎn)變化調(diào)整等操作。通過屏幕、交互設(shè)備等, 用戶從聽覺、視覺、觸覺等多渠道獲取交互操作產(chǎn)生的效果。三維模型符號(hào)數(shù)據(jù)量的大小對(duì)交互操作時(shí)消耗的系統(tǒng)資源影響很大, 因而對(duì)符號(hào)的狀態(tài)參量進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)也要考慮對(duì)交互操作時(shí)速度的影響。平衡有限的資源和更逼真的效果需要更大資源的矛盾, 以最快的速度, 最好的效果傳輸?shù)乩硇畔? 是三維地圖符號(hào)設(shè)計(jì)的最終目的。
空間認(rèn)知功能更加符合人認(rèn)知的特點(diǎn)
地圖的空間認(rèn)知功能是地圖的基本功能, 這是由地圖的基本特性決定的。用三維地圖描述現(xiàn)實(shí)世界時(shí), 除了采用符號(hào)和模型的方式描述地理要素外, 對(duì)于道路、河流等線狀要素和湖泊, 綠地等面狀要素可以采用紋理貼圖的方式來描述, 另外還通過音頻、視頻、動(dòng)畫、對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的描述真實(shí)感更強(qiáng)。在獲取視覺刺激的同時(shí), 由于聲音、觸覺等手段的采用, 可以使用戶從聽覺和觸覺等渠道進(jìn)行補(bǔ)充, 從心里學(xué)角度出發(fā), 有利于用戶獲取空間信息 , 空間認(rèn)知的能力更加強(qiáng)大。二維地圖其本質(zhì)是建立在符號(hào)系統(tǒng)基礎(chǔ)之上的表達(dá)方式, 因此始終區(qū)別于在真三維空間中的認(rèn)知方式, 而三維地圖是模擬在三維空間表現(xiàn)三維的現(xiàn)實(shí)世界, 打破了人類在地理信息表達(dá)和處理方面的限制, 人類將以本能的認(rèn)知方式來表達(dá)和處理空間信息, 因而三維地圖的空間認(rèn)知功能更符合人類認(rèn)知現(xiàn)實(shí)世界的特點(diǎn)。
使用實(shí)例
2010年8月26日晚間，百度地圖有了新變化。在使用百度地圖服務(wù)時(shí)，除普通的電子地圖功能之外，新增加了三維地圖的按鈕。用戶點(diǎn)擊這一按鈕之后，百度地圖提供的內(nèi)容將轉(zhuǎn)換成“三維模式”。這一模式通過數(shù)字的方式，將平面的地圖信息立體化，其呈現(xiàn)效果稱為2.5D更為恰當(dāng)。
以北京地圖為例，部分三環(huán)外的三維圖像數(shù)據(jù)缺失，而現(xiàn)有數(shù)據(jù)顯然更新不算非常及時(shí)。
信息顯示，百度集團(tuán)三維地圖是與都市圈合作推出。都市圈由廣州億動(dòng)運(yùn)作，專業(yè)從事三維虛擬仿真地圖的服務(wù)。億動(dòng)已經(jīng)獲得中華人民共和國(guó)國(guó)家測(cè)繪局頒發(fā)的乙級(jí)測(cè)繪資質(zhì)。
2010年，都市圈自己網(wǎng)站上除北京、澳門等地區(qū)之外，在提供電子地圖、三維地圖等功能的同時(shí)，還在廣州市、上海市、武漢等城市的地圖服務(wù)中，提供了相應(yīng)的衛(wèi)星圖像。不過，衛(wèi)星圖像的功能暫時(shí)并未被百度地圖引入。
來自國(guó)家測(cè)繪局的資料表明，百度對(duì)互聯(lián)網(wǎng)地圖資質(zhì)的申請(qǐng)已獲公示，獲得牌照幾成定局。據(jù)悉，國(guó)家測(cè)繪局或?qū)ν忸C發(fā)牌照。
參考資料 >
實(shí)景世界，從3D地圖到3D星球.新浪網(wǎng).2020-04-26
中國(guó)古代地圖出現(xiàn)在何時(shí)？當(dāng)時(shí)是如何制作的，地圖用在哪兒？.騰訊新聞.2020-04-26
淺談國(guó)內(nèi)三維地圖技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展.站長(zhǎng)之家.2020-04-26
高德地圖上線全新三維地圖 地圖開啟3D時(shí)代.驅(qū)動(dòng)中國(guó).2020-04-26