本文主要是基于WebGL技术对三维Web GIS应用进行探索实现，使新的IT技术更好的服务于GIS，具体的实现目标是：用WebGL技术在网页中构建流畅的三维地下管线场景，使用户可以方便快捷的在真三维中获取二维地图所不能提供的详细信息。

具体的实现流程是：首先将现有的地理数据用ArcSDE进行组织，便于分布式管理、维护，然后将地图用ArcGIS Server发布成地图服务；用SketchUp或者3DSMAX将部分管点进行精细建模，用于在后面的工作中导入三维场景，构建更加真实的三维场景；通过映射算法，将二维地图区域装换为三维场景，用WebGL动态构建出三维场景。

研究目标

在网页中实现管线的三维动态显示，并在此基础上实现三维管线场景的漫游功能(缩放视图、平移视图、旋转视图等)，并能够在三维场景中进行鼠标三维点击查询。

系统功能模块描述

该系统不是为了进行专业地下管线空间分析，该系统的设计目的是为了能够让用户在不安装任何浏览器插件的情况下体验网页中的三维管网场景，并用鼠标进行交互式的操作。

（1）动态创建三维管线模块：

该模块是整个三维管网场景的基本模块，用户在二维地图中通过鼠标划定一部分区域，然后通过二三维映射算法将二维空间数据转换为三维管线，并根据国家管线描述颜色的标准给不同的管线设置不同的颜色，这样可以在三维场景中直观的了解该管线的类型。

（2）导入三维模型创建三维管点：

由于完整的管网系统是由管线和管点两部分组成的，但是由于管点的类型纷杂不一，而且管点一般都不是规则的形状，所以就有必要根据实际情况创建三维管点的三维模型，然后将三维模型导出为obj文件，利用相关工具将该obj文件转换成浏览器能够识别的javascript的形式，从而可以在浏览器网页中导入利用专业三维软件制作的三维模型，达到创建真实三维管网场景的目的。

（3）三维漫游模块：

上文所述，解决了上面的的问题之后，我们就可以创建出三维管网场景，但是此时的三维场景还是“静态”的，只能以默认视角对三维场景进行观察。所有的管线、管点都是在世界坐标系中放置的，我们看到的场景都是以视坐标系（摄像机坐标系）为基准的，所以要想实现三维漫游（平移场景、缩放场景、旋转场景）就要改变摄像机坐标系。摄像机有三个关键参数，分别是摄像机的位置(Camera.Position)、摄像机观察的目标位置(Camera.Target)、摄像机向上的方向(Camera.Up)。摄像机的位置和摄像机观察的目标位置都是一个三维点，这两个三维点确定了摄像机的视线方向，摄像机的Up参数是一个空间向量，用于控制摄像机是正视状态还是倒立状态，因此通过这三个坐标参数的改变很容易在三维管网中实现视图的各种变换，从而达到三维场景空间漫游的目的。

（4）三维场景自动刷新模块：

在上文中提到了通过改变摄像机的各项参数来达到三维场景空间漫游的理论基础，但是实际上如果我们只改变了摄像机的各项参数还是不能通过鼠标实现空间交互式的漫游的，因为三维场景没有提供自动刷新场景的机制，所以我们必须研究网页开发技术如何不断触发自动更新的实现，只有有了三维场景自动刷新机制的实现，真正动态可交互式的三维管网场景才能得以呈现出来。

（5）交互式三维空间查询模块:

该模块能够在三维空间中进行鼠标交互式的点击查询，三维点击查询的基础是三维对象的拾取。我们需要通过将鼠标单击所获得事件屏幕坐标转换为三维空间场景中的三维空间坐标。但是通过鼠标单击我们只能获得从摄像机的位置与所单击点所确定的那条射线，该射线与三维空间中的三维对象进行相交，得到一系列的三维物体，将相交并且离着摄像机的位置最近的那个物体作为拾取的三维对象。我们在动态创建三维管线以及三维管点的时候，将二维的管线管点的数据拷贝到所对应的三维管线管点，这样就将二维数据层与三维展示层进行了巧妙地绑定，二维空间数据是三维场景创建的基础，也是三维查询以及更高级的三维空间分析的数据基础，只有将二者紧密的结合在一起，才能够进行交互式的三维空间查询，也可以在此基础上进行更好的三维高级操作。