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第一章：QGIS的3D功能概述

QGIS自3.0版本起集成原生3D视图功能，支持地形模型、矢量要素的三维渲染及动态交互。其核心能力包括：

1. 地形可视化：基于DEM（数字高程模型）生成地形表面，支持垂直比例调整以增强地形起伏效果。
2. 矢量要素挤出：将建筑物轮廓、道路等矢量数据通过高度属性拉伸为3D模型。
3. 光照与材质：可配置点光源、平行光、阴影分辨率及材质反射属性（如漫反射、镜面反射、透明度）。
4. 多格式导出：支持OBJ、GLTF等通用3D格式，便于与其他软件（如Blender、Three.js）集成。

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第二章：数据准备与预处理

2.1 核心数据类型

• 地形数据：DEM栅格文件（如GeoTIFF），分辨率决定地形精度（推荐≥10米）。
• 矢量数据：建筑物轮廓（SHP）、道路网络（GeoJSON）、POI点数据（CSV）。
• 纹理数据：卫星影像（JPEG2000）、山影图（Hillshade）增强地形立体感。

2.2 数据获取渠道

• 开放数据平台：USGS EarthExplorer（DEM）、OpenStreetMap（矢量）、Sentinel Hub（卫星影像）。
• 本地采集：激光扫描（LiDAR）生成高精度DEM，或通过GPS设备获取高程点。

2.3 数据预处理

1. 坐标系统一：确保所有图层使用同一CRS（如EPSG:4326或EPSG:3857），避免三维空间错位。
2. 格式转换：将KML、GPX等非GIS格式转换为QGIS兼容格式（如SHP、GeoTIFF）。
3. 属性字段添加：为矢量要素定义高度字段（如height），用于后续模型挤出。

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第三章：3D地图创建步骤

3.1 基础地形构建

1. 导入DEM：通过“图层”→“添加栅格图层”加载DEM文件。
2. 创建3D视图：点击“视图”→“新建3D地图视图”，激活3D画布。
3. 地形参数配置：
   • 垂直比例：默认1:1可能过平，需根据地形调整（如放大5-10倍）。
   • 渲染模式：选择“DEM（栅格图层）”，启用“地形晕渲”增强细节。

3.2 矢量要素三维化

1. 建筑物挤出：
   • 右键图层→“属性”→“3D视图”→勾选“启用3D渲染”。
   • 设置挤出高度（如字段height或固定值），调整屋顶/墙面材质颜色。
2. 道路与河流：使用“线符号”的“轨迹”模式，设置线宽与高程偏移量模拟立体效果。

3.3 叠加纹理与标注

• 卫星影像叠加：将正射影像作为独立栅格层叠加至地形，调整透明度实现融合。
• 动态标签：启用“3D标注”，设置标注高程偏移避免与地形重叠。

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第四章：高级渲染与场景优化

4.1 光照与阴影

• 光源类型：支持8个点光源+4个平行光，模拟自然光照。
• 阴影参数：调整“阴影距离”与“分辨率”，平衡效果与性能（高分辨率可能导致卡顿）。
• 环境光遮蔽：启用“环境光”选项，增强模型间遮挡的真实感。

4.2 材质与透明度

• 材质类型：支持“写实材质”（基于物理渲染）与“CAD材质”（强调边缘线条）。
• 透明度控制：通过滑块调整水体或玻璃材质的半透明效果。

4.3 视角与动画

• 视角操作：按住Shift+鼠标拖拽调整视角，滚轮缩放。
• 飞行路径录制：使用插件（如QGIS2threejs）录制漫游动画，输出为视频。

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第五章：插件扩展与自动化

5.1 核心3D插件

• Qgis2threejs：将3D场景导出为WebGL格式，支持浏览器交互。
• 3D Analyst：提供高级地形分析工具（如剖面切割、可视域分析）。
• Orfeo Toolbox：处理遥感数据（如影像分类），增强纹理细节。

5.2 Python脚本自动化

• PyQGIS API：批量生成3D视图，示例代码：

  # 创建3D视图
  view3d = Qgs3DMapCanvas()
  view3d.setLayers([dem_layer, building_layer])
  view3d.setVerticalScale(5.0)
  view3d.show()
  

  运行

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第六章：导出与共享

6.1 图像与视频

• 静态输出：通过“另存为图像”导出PNG/TIFF，分辨率可自定义。
• 动态输出：使用ScreenRecorder插件录制视角漫游视频。

6.2 3D模型导出

• 格式选择：
  • OBJ：通用3D格式，兼容Blender、Maya。
  • GLTF：Web友好格式，支持Three.js加载。
• 导出步骤：通过插件（如QGIS2threejs）选择模型范围与格式，自动生成纹理贴图。

6.3 Web发布

• WebGL集成：将GLTF文件嵌入网页，使用Three.js实现交互式浏览。
• QGIS Server：部署3D地图服务，支持W3DS标准在线访问。

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第七章：典型案例分析

案例1：城市三维建模

• 数据：LiDAR DEM（1米分辨率）+ OSM建筑物轮廓。
• 步骤：
  1. 建筑物高度从OSM标签height字段提取。
  2. 叠加Google卫星影像作为纹理。
  3. 导出GLTF模型，用于城市规划展示。

案例2：地形灾害模拟

• 数据：SRTM DEM（30米）+ 滑坡边界矢量。
• 步骤：
  1. 调整垂直比例突出陡坡区域。
  2. 使用“可视域分析”插件模拟滑坡影响范围。
  3. 输出3D剖面图辅助应急决策。

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第八章：常见问题与优化建议

1. 地形显示异常：检查DEM的CRS是否为投影坐标系（如UTM），地理坐标系（如WGS84）可能导致扭曲。
2. 性能卡顿：降低DEM分辨率或关闭实时阴影，复杂场景建议分块加载。
3. 纹理错位：确保卫星影像与DEM使用相同CRS，必要时通过“地理配准”工具校正。
4. 插件兼容性：QGIS版本升级后，部分插件需重新安装（如Qgis2threejs）。

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结语

QGIS的3D功能已从基础可视化发展为涵盖建模、分析与发布的综合工具链。通过合理选择数据、优化渲染参数及扩展插件，用户可高效制作科研级或展示级三维地图。未来，随着WebGL与实时渲染技术的整合，QGIS在虚拟地理环境（VGE）中的应用潜力将进一步释放。