三维GIS建模是发展新一代GIS系统的关键技术。本文首先提出了基于面向对象思想的建模方法——聚合派生法。其基本思想是:将模型分为基础模型和应用模型两大部分,其中基础模型由点、线和三角形三类原型及由其通过循环聚合而成的聚合实体构成,它可以适用于不同的场合;应用模型则是由基础模型通过一些附加条件派生而成。该建模方法的特点是避免了数据冗余、拓扑关系清晰且具有较强的通用性。然后分别从地形和地物两方面验证该建模方法的可行性和正确性。 对于三维实体,主要是如何对实体进行划分、组织、存储和检索。本文将一个建筑物看成一个实体对象,然后将该实体根据复杂关系剖分成屋顶和墙面两部分,这样逐层分隔,最终划归为三类基础模型。数据的存储是以现有的关系数据库为基础,以面向对象的思想为指导来设计空间数据库,实现对象的存储。 对于真三维地形,在分析现有算法的基础上,结合本建模方法的特点,对D-三角网的构造算法进行了改进。由于传统的D-三角网的构造需要构造包含所有离散点的凸多边形,该多边形一方面构造比较复杂,另一方面在基础模型中不存在多边形的构造,因此本文将其改为构造一个能包含所有点的超类三角形,在向超类三角形中插入其他离散点时,充分利用D-三角网本身的特性,这样构造的D-三角网不需要最终的优化步骤,提高了算法的执行效率。通过实验室数据验证,该改进算法是正确有效的。 在地形可视化方面,由于受计算机性能的影响,对大范围、海量地形数据的快速显示和漫游难以做到实时,因此本文又提出了基于LOD不规则三角网的正方形树的地形简化算法。利用四叉树原理进行分割合并,并给出了数据分块和调度策略,最终实现了四种不同层次的细节模型。 本文最后通过对江苏大学现有电子地图和设计图纸数据的采集,利用本建模方法成功地实现了数字校园三维模型的设计。