三维空间数据模型及结构
3D空间构模方法研究是目前3D GIS领域以及3D GMS领域研究的热点问题
三维矢量模型及结构
三维矢量模型是二维中点、线、面矢量模型在三维中的推广。 它将三维空间中的实体抽象为三维空间中的点、线、面、体四种基本元素， 然后以这四种基本几何元素的集合来构造更复杂的对象。 以起点、终点来限定其边界，以一组型值点来限定其形状； 以一个外边界环和若干内边界环来限定其边界，以一组型值曲线来限定其形状； 以一组曲面来限定其边界和形状。 矢量模型能精确表达三维的线状实体、面状实体和体状实体的不规则边界，数据存储格式紧凑、 数据量小，并能直观地表达空间几何元素间的拓扑关系，空间查询、拓扑查询、邻接性分析、 网络分析 的能力较强，而且图形输出美观，容易实现几何变换等空间操作，不足之处是操作算法较为复杂， 表达体内的不均一性的能力较差，叠加分析实现较为困难，不便于空间索引
3D FDS模型
在原二维拓扑数据结构的基础上，定义了结点（Node）、弧（Arc）、 边（Edge）和面（Face）四种几何元素之间的拓扑关系及其与点（Point）、线（Line）、 面（Surface）和体（Solid）四种几何目标之间的拓扑关系，并显式地表达点和体、线和体、 点和面、线和面间的is-in，is-on等拓扑关系，提出了—种基于3D矢量图的形式化数据结构（Formal Data Structure，FDS）,其特点是显式地表达目标几何组成和矢量元素之间的拓扑关系，有点类似于CAD中的BR表达与CSG表达的集成
三维边界（B-Rep）表示法
三维边界（B-Rep）模型是通过面、环、边、点来定义形体的位置和形状，边界线可以是曲线， 也可以是空间曲线，特点是：详细记录了构成物体形体的所有几何元素的几何信息及其相互连接关系， 以便直接存取构成形体的各个面、面的边界以及各个顶点的定义参数， 有利于以面、边、点为基础的各种几何运算和操作。 边界表示构模在描述结构简单的3D物体时十分有效，但对于不规则3D地物则很不方便，且效率低下
三维体元模型及结构
- 八叉树（Octree）数据结构
八叉树数据结构可以看成是二维栅格数据中的四叉树在三维空间的推广。 该数据结构是将所要表示的三维空间V按X、Y、Z三个方向从中间进行分割，把V分割成八个立方体；然后根据每个立方体中所含的目标来决定是否对各立方体继续进行八等分的划分， 一直划分到每个立方体被一个目标所充满，或没有目标，或其大小已成为预先定义的不可再分的体素为止
- 四面体格网（TEN）
是将目标空间用紧密排列但不重叠的不规则四面体形成的格网来表示，其实质是2D TIN结构在3D空间上的扩展
三维混合数据模型及结构
- TIN-CSG混合构模
- TIN-Octree混合构模（Hybrid构模）
- Wire Frame-Block混合构模
- Octree-TEN混合构模
- 矢量与栅格集成模型