三维GIS的困境与出路
1. 前言
自Google Earth发布以来，三维GIS得到业界广泛关注，一时间成为研究和应用的热点，加上有美国宇航局(NASA)的World Wind等开源项目代码可供参考，各厂商纷纷推出三维可视化软件，在国内，命名为某某Globe或某某Earth的三维可视化软件就达数十个(我们自己也做了一个)，并建立了不少应用系统，可视化效果比二维更加真实的三维应用系统很快得到应用单位的青睐。然而短短几年后，大家发现花费昂贵代价建成的三维可视化应用系统似乎没有更多实际用途，除看一看和查一查以外，很快就束之高阁，应用单位开始不满足于“面子工程”或“花架子”的三维可视化效果，并对三维GIS的实用性产生怀疑。那么，究竟还要解决哪些问题才能让三维GIS最终走向成熟应用？
2. 新技术光环曲线
三维GIS作为高新技术，要厘清其技术和应用发展规律不是件易事。GIS作为IT的一份子，借助IT领域常用的分析技术手段是十分有意义的。
国际著名的IT研究与顾问咨询公司Gartner，从1995年开始运用光环曲线(Hype Cycle)来表示各项新技术发展的生命周期。光环曲线又称“炒作周期”，是对某一特定高新技术在成熟度(Maturity)和显现度(Visibility)两个维度进行分析并进行图形表示的一种方法。在光环曲线中，以技术应用成熟度为横轴，显现度为纵轴，新技术的发展分为五个阶段，即：萌芽期、过热期、低谷期、复苏期和成熟期（图1）。
图1、Gartner光环曲线(炒作周期)
萌芽期位于曲线的最底部和最左端，是新技术发展的开始，早期不为人所知，显现度低；随后显现度迅速提升，该技术成为业内耳熟能详的概念，达到过热期，实际上这是炒概念阶段；由于期望过高，加之技术本身的局限，失败的案例逐步增加，大家对该技术开始失望，显现度开始下降，新技术的价值受到质疑，逐步达到低谷期；此时该新技术不再时髦，但由于某些企业或某些业务持续的努力，新技术逐步成熟，可贵的实践经验提升了新技术的适用性，使得新技术逐步走向成熟应用的道路，这是复苏期，又称“顿悟的斜坡”；继续发展就到了成熟期，新技术已经趋于成熟，并被广泛应用，成为一种广为熟悉的普通技术，其应用价值被普遍接受。
Gartner提出，要警惕新技术发展的光环曲线，根据新技术发展的阶段，选择适当的时机进入，可以用较小的代价获得较大的成功几率。在大家热炒概念的过热期，别因“时髦”而加入(Don’t join in just because it’s “ in”)；相反，在低谷期，别因“过时”而错过(Don’t miss out just because it’s “out”)。
Gartner定期发布主要信息技术的光环曲线，为业内相关从业者提供决策参考(图2)。
图2、Gartner于2009年8月发布的新兴技术的光环曲线
作为IT的一部分，GIS技术近年来也取得长足发展，但还没有机构给出各种GIS技术在光环曲线中的不同位置。笔者抛砖引玉，于2009年9月给出几种GIS技术的光环曲线（图3）。GIS相关技术很多，本文仅给出主要的GIS平台软件技术的光环曲线。由于和服务式GIS、三维GIS和云GIS有关联，图中也标示了2009年8月Gartner发布的SOA、Public Virtual Worlds和Cloud Computing三种信息技术的位置。
图3、2009年9月主要GIS平台软件技术的光环曲线
组件式GIS、空间数据库技术、服务式GIS和云GIS都是GIS结合信息技术的产物，他们处于光环曲线的不同位置。组件式GIS和空间数据库已经进入成熟期，经历了近十年的发展，这两种技术的显现度或概念的热度已远不如2000年前后，当前已被大范围应用，成为一种普通的但成熟的GIS技术。随着SOA进入复苏期，基于该思想的服务式GIS(Service GIS)也由于越来越多应用实践的成功，逐步进入复苏期的早期阶段，在未来十年内，基于服务式GIS的应用开发将成为主流的GIS应用开发方式，基于服务式GIS的面向地理信息共享模式也将大行其道。随着云计算概念的热炒，云GIS概念已经萌芽，随后也将进入概念炒作阶段。
二维GIS和三维GIS则是从计算机对真实世界表达方式的角度划分的两种GIS技术，也处于光环曲线中相去甚远的位置。历经了四十余年的发展，二维GIS技术早已进入了成熟期。由于二维GIS的成熟应用，以至于GIS已经突破最初的测绘和地学的行业范畴，发展成为跨行业通用的平台软件技术，广泛应用于政府信息化和企业信息化，并越来越多地涉足面向个人的信息服务领域。
而三维GIS则逐渐迈入低谷期。2004年10月27日Google宣布收购了Keyhole公司，并于2005年6月推出了Google Earth软件，此后，全球范围内掀起一股前所未有的三维热潮，尽管Google Earth主要面向个人市场和跨行业的简单的水平应用市场(该领域被Gartner称为Public Virtual Worlds)，但在它的带动下，面向垂直行业应用开发的三维GIS也达到光环曲线的过热期顶点。而四年以后的今天，尽管大量三维GIS应用案例不断涌现，但部分应用单位开始对三维GIS的价值质疑，三维GIS的显现度有所下降，开始进入低谷期。
4. 三维GIS必须突破的问题
按照正常的光环曲线，部分新技术会经过若干发展阶段，最终走向成熟应用；也有一些技术因为无法完善，最终被其他替代技术所淘汰，永远没有机会达到成熟应用阶段。即使未来能够成熟应用的技术，需要花多少时间从低谷期进入复苏期？又需要花多少时间从复苏期进入成熟期？这将取决于需求旺盛程度、技术完善速度和技术成本降低的速度。
与二维GIS相比，三维GIS有其独特的优势。三维GIS因更接近于人的视觉习惯而更加真实，同时三维能提供更多信息，能表现更多的空间关系。无论单位用户还是个人用户，都对三维有迫切的需求。若技术完善和成本方面能得到突破，三维GIS必将走向成熟应用。
那么，当前的三维GIS解决哪些问题，才能突破低谷期，加快其进入复苏期，并最终进入成熟应用阶段呢？笔者认为，要加快三维GIS