一个完善的GIS系统设计方案包含系统界定，系统详细设计，系统总体设计，数据库设计方案，系统编号保持和系统试运转及其调节安裝等几层面的內容，而在其中最重要的、也是不可或缺的阶段是数据库设计方案。由于数据库设计方案的成功与失败立即关联到全部系统的取得成功是否，并且立即危害后边阶段的设计方案情况。假如数据库设计方案不善，系统编号保持全过程中的目标启用、数据储存及其系统试运转中的空间分析等马上会出現数据启用不正确和結果剖析有误等状况，在某种意义上也就失去系统的设计方案实际意义。伴随着近些年三维数据技术性的持续发展趋势，又促使三维GIS数据总体设计变成数据库设计方案中最重要的阶段。文中将从下列好多个层面对三维GIS数据模型开展论述。
（一）三维GIS数据模型基本要素
因为二维GIS数据模型与数据构造基础理论和技术性的完善，图形学基础理论、数据库基础理论技术性以及它有关电子信息技术的进一步发展趋势，再加运用要求的明显促进，三维GIS的全力科学研究和加快发展趋势已经变成将会。由于自然地理室内空间在实质上就是说三维的，过去的几十年里，二维绘图和GIS的快速发展趋势和广泛运用，促使不一样行业的大家大多数接纳了将三维全球中的室内空间实体线转换为二维投影的概念数据模型。但伴随着运用的深层次和实践活动的必须又逐渐普遍存在二维GIS简单化全球和室内空间的缺点，因此相关工作人员又迫不得已再次思索自然地理室内空间的三维本质属性与在三维空间概念下的一系列自然地理解决方式。从三维GIS的视角考虑考虑到，三维自然地理室内空间需有以下有别于二维空间的本质特征：（1）几何图形座标提升了第三维信息内容（Z座标信息内容或H座标信息内容），即垂向座标信息内容。
（2）垂向座标的提升造成 了繁杂的室内空间拓扑关系。在其中突显的一点是不论是零维、一维、二维還是三维，在垂往上都具备繁杂的拓扑关系；如果说二维拓扑关系在平面图上是呈圆环状散发屈伸得话，那麼三维拓扑关系就是说在三维室内空间中的无限拓宽。
（3）三维自然地理室内空间中的自然地理目标具备丰富多彩的內部信息内容（如特性遍布，结构形式、关系特点等）。
（二）三维GIS研究现状
做为一门兴盛的交叉学科，伴随着室内空间数据库的逐步完善，很多技术化GIS软件的室内空间数据库作用也日益完善。但绝大部分的技术化GIS软件也只有是在二维平面图上仿真模拟并解决现实世界上所碰到的状况和难题，一旦涉及三维难题，通常觉得心有余而力不足。而GIS解决的室内空间数据从实质上而言是呈三维持续遍布的，相关地质学、气候、水文学、开采、地表水、灾难、环境污染等层面的天气现象是三维的，当这种行业的生物学家尝试以二维系统来叙述他们时，也不可以将其精准体现、剖析或显示信息。三维GIS的技术性与二维GIS类似，但在数据收集、系统维护保养和页面设计等层面要繁杂得多。现阶段科学研究和开发设计三维GIS的构思关键有二种：（1）因为三维GIS最先要将自然地理数据变成由此可见的地理信息，因而大家一方面从三维数据可视化行业向三维GIS系统拓展，这一点同初期的二维GIS来自电子计算机绘图管理方法一样,是以数据可视化视角考虑的。
（2）另一方面，GIS必须储存和管理方法很多的空间数据和特性信息内容，因而另一部分人从数据库的视角考虑向三维GIS发展趋势，从商业数据库向非标主要用途拓展，将三维空间数据的管理方法融进RDBMS中，或是以最底层开发设计全新升级的朝向室内空间的OODBMS，如GODO，GeoO2，GEO++，SmallWorldGIS等。一个新的发展前景是将三维数据可视化与三维室内空间目标管理方法融合起來,产生集成化系统。
（三）三维GIS数据构造
三维数据构造同二维一样，也存有栅格和矢量素材二种方式。栅格构造应用室内空间数据库索引系统，它包含将自然地理实体线的三维室内空间分为细微的模块，称作体元或体原素（二维栅格数据构造称作象元或清晰度）。储存这类数据的非常简单方式是选用三维行程安排编号，它是二维行程安排编号在三维下的扩大，这类编码方法将会必须很多的储存空间，并且存有缩小高效率较低、信息内容破损的状况。更加繁杂的技术性是八叉树，它是二维数据四叉树的拓宽。三维矢量素材数据构造的表达方式有多种多样，在其中应用最广泛的是具备拓扑关系的三维界限表示法和八叉树表示法。1.八叉树三维数据构造用八叉树来表达三维型体，既能够 当做是四叉树方式在三维室内空间中的拓展，也可说成是用三维体素列阵表达型体方式的一种改善。八叉树的逻辑结构以下：假定要表达的型体V能够 放到一个充足大的正方体C内，C的凌长为2n。那麼针对型体VC，它的八叉树可以用下列的递归方法来界定：八叉树的每一连接点与C的一个子正方体相匹配，树杆与C自身相对性应，假如V=C，那麼V的八叉树仅有树杆；如果V并不等于C，则C等分成八个子正方体，每一子正方体与树杆的一个子连接点相对性应。要是某一子正方体并不是彻底空白页或彻底为V所占据，就需要被八等分，进而相匹配的连接点就拥有八个子连接点。那样的递归分辨、切分一直要开展到连接点所相匹配的正方体或者彻底空白页，或者彻底被V占有，或者其尺寸已成事先界定的体素尺寸，而且对它与V之交作一定的“舍入”，使体素或觉得是空白页的，或觉得是V所占据的。这般转化成的八叉树上的连接点可分成三类：
（1）灰连接点，相匹配的正方体一部分的为V所占据。
（2）白连接点，相匹配的正方体中五V的內容。
（3）黑连接点，相匹配的正方体彻底被V所占有。
后两大类又称之为叶节点。因为八叉树的构造与四叉树是十分类似的，因此八叉树的存储结构方法能够 彻底延用四叉树的相关方式。依据不一样的储存方法，八叉树还可以各自称之为基本的、线型的、一对八的八叉树等。
（1）基本的八叉树：八叉树的存储结构是用一个有九个字段名的纪录来表达在其中树中的每一节点，在其中一个字段名用于叙述该节点的特点，其他的八个字段储放偏向其八个子节点的表针。这也是最一般的表达树型数据的存储结构的方法。基本八叉树缺点较多，较大 的难题是表针占有了很多的储存空间。因而，这类方法尽管十分当然，非常容易把握，但在储存空间的利用率层面不很理想化。
（2）线型八叉树：线型八叉树重视考虑到如何提高空间利用率，用某一预先确定的顺序遍历八叉树，将八叉树转化成一贯线型表，表的每一原素与一个节点相对性应。线型八叉树不但节约储存空间，对一些与运算也较为便捷，可是因此努力的付出代价是缺失了一定的协调能力。
（3）一对八式的八叉树：一个非叶节点有八个子节点，以便明确考虑，将他们各自标识为0，1，2，3，4，5，6，7。从上边的详细介绍能够 见到，假如一个纪录与一个节点相对性应，那麼在这个纪录中叙述的是这一节点的八个子节点的特征值。而表针得出的则是该八个子节点所相匹配纪录的存放点，并且还暗含的假定了这种子节点纪录储放的顺序。换句话说，即便某一纪录是多余的，那麼相对的储存部位也务必空余在那里，以确保不容易不正确地存储到其他平辈节点的纪录中。那样自然也有一定的奢侈浪费，除非是它是彻底的八叉树，即全部的叶节点均在同一层级出現，而在该层级之中的全部层中的节点均为非节点。以便摆脱这类缺点，一是提升测算量，即在存储相对节点以前，最先查验它的父节点纪录，看一下以前几个叶节点，进而能够 了解应当怎样存储所需节点纪录，这类方式的储存要求毫无疑问是最少的，但要提升测算量；另一个是在纪录中提升一定的信息内容，使测算工作中适度降低或是更为便捷。比如，在原纪录中提升三个字节数，一分成八，每一子节点相匹配三位，意味着它的子节点在表针偏向地区中的偏位。因而，要寻找它的子节点的纪录部位，要是固定不动的把表针偏向的部位再加偏移乘上纪录所占的字节数，就是说所需的记录位置。
2.三维数据的显示信息
三维显示信息一般 选用截面图、等距平面图、双层平面图和立体式块状图等多种多样表达形式，大部分三维光电技术限于CRT显示屏和绘图纸的二维表达形式，大家能够 观查到地理现象的三维样子，但不可以将他们做为离开的实体线开展剖析，如立体式不可以被精确测量、拉申、更改样子或组成。依靠三维光电技术，根据离开的标高点产生等高线图、截面图、双层平面图和透视图，能够 把这种最开始全是人工服务进行的工作中，用各种各样计算机语言快速高效率地进行。
（四）三维GIS室内空间数据库作用
现阶段，三维室内空间数据库所科学研究的內容及其保持的作用关键包含：
（1）数据编号。指收集三维数据和对其开展实效性查验的专用工具，实效性查验将伴随着数据的自然属性，表达方式和精密度水准的不一样而不一样。
（2）数据的机构和重新构建。包含对三维数据的拓扑叙述和及其从一种表示法到另一种表示法的变换（如从矢量素材的界限表达变换为栅格的八叉树表达）。
（3)转换。即能对全部物块或某一类物块，又能对某一物块开展位移、转动、裁剪、占比放缩等转换。此外可以将一个物块转化成好多个及其将好多个物块组成一个。
（4）查寻。此作用取决于单独物块的本质特性（如部位、样子、构成）和不一样物块间的关联（如联接、交点、样子类似或组成类似）。
（5）或运算。根据与、或、非及其异或运算符对物块开展组成与运算。
（6）测算。测算物块的容积、面积、管理中心、物块中间的间距及夹角等。
（7）剖析。如测算某一类等高线的遍布发展趋势或其他指标值及其开展模型的较为。
（8）创建模型。针对给出的种类数据依照一定的建模方法对数据开展模型。
（9）视觉转换。在客户挑选的一切聚焦点，以客户明确的角度、占比系数、标记来表达全部的等高线或一些特定的物块。
（10）系统维护保养。包含数据的一键备份，安全系数对策及其网络工作管理方法。由此可见，三维GIS的数据构造以及数据库基本原理技术性都比较健全，研究内容也比较确立。可是目前为止，现阶段国际性中国都还没一个完善详细的三维GIS系统，与三维GIS有关的系统大多数集中化在三维数据可视化层面，如EVS，Vis5D，Voxel，医药学数据可视化及各种各样CAD软件等，也是一些三维系统一部分保持三维GIS的作用,较为知名的软件有：LYNX，IVM（InteractiveVolumeModeling），GOCAD，I/EMS，SGM等。
结语
三维GIS数据模型的科学研究是GIS技术性飞速发展、广泛运用并走向成熟的一个关键步骤，也是GIS技术性走向辉煌多方位服务项目环节的至关重要楼梯。而三维数据构造科学研究和三维GIS室内空间数据库的作用科学研究也是在其中的头等大事，绝不能心存侥幸！