1 三維GIS的定義 
　　從不同的角度出發(fā)，GIS有三種定義：①基于工具箱的定義，認(rèn)為GIS是一個(gè)從現(xiàn)實(shí)世界采集、存貯、轉(zhuǎn)換、顯示空間數(shù)據(jù)的工具集合；②數(shù)據(jù)庫定義，認(rèn)為GIS是一個(gè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)庫里的大多數(shù)數(shù)據(jù)能被索引和操作，以回答各種各樣的問題；③基于組織機(jī)構(gòu)的定義，認(rèn)為GIS是一個(gè)功能集合，能夠存貯、檢索、操作和顯示地理數(shù)據(jù)，是一個(gè)集數(shù)據(jù)庫、專家和持續(xù)經(jīng)濟(jì)支持的機(jī)構(gòu)團(tuán)體和組織結(jié)構(gòu)，提供解決環(huán)境問題的各種決策支持。基于工具箱的定義強(qiáng)調(diào)對(duì)地理數(shù)據(jù)的各種操作，基于數(shù)據(jù)庫的定義強(qiáng)調(diào)用來處理空間數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)組織的差異，而基于組織的定義強(qiáng)調(diào)機(jī)構(gòu)和人在處理空間信息上的作用，而不是他們需要的工具的作用。 
　　TURNER認(rèn)為“Geographical Information System”主要用來區(qū)分純粹的二維GIS與三維GIS[2]，為強(qiáng)調(diào)在三維任務(wù)如地質(zhì)或地貌應(yīng)用上的擴(kuò)展，人們創(chuàng)造了術(shù)語“Geoscientific Information System”(GSIS)[28]。
后來這個(gè)詞被修改為一個(gè)縮寫形式“Geo-Information System”(GIS)[24][28]。為區(qū)分三維GIS與現(xiàn)今世界上比較成熟的流行的各種二維商業(yè)GIS，這里傾向于BREUNIG的觀點(diǎn)[28]，用GIS指代“Geo-Information System”，認(rèn)為三維GIS是布滿整個(gè)三維空間的GIS，與傳統(tǒng)的基于平面的二維GIS或2.5維GIS明顯不同，尤其體現(xiàn)在空間位置與拓?fù)潢P(guān)系的描述及空間分析的伸展方向上。 
　　三維GIS加上時(shí)間維方面的處理即為四維GIS。 
2 三維GIS的特點(diǎn) 
　　在三維GIS中，空間目標(biāo)通過X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸來定義，它與二維GIS中定義在二維平面上的目標(biāo)具有完全不同的性質(zhì)。在目前二維GIS中已存在的0，1，2維空間要素必須進(jìn)行三維擴(kuò)展，在幾何表示中增加三維信息，同時(shí)增加三維要素來表示體目標(biāo)[9]。空間目標(biāo)通過三維坐標(biāo)定義使得空間關(guān)系也不同于二維GIS，其復(fù)雜程度更高。二維GIS對(duì)于平面空間的有限-互斥-完整劃分是基于面的劃分，三維GIS對(duì)于三維空間的有限-互斥-完整劃分則是基于體的劃分，因而，通過分析基于（單一）體劃分的三維矢量結(jié)構(gòu)GIS幾何成分之間的拓?fù)潢P(guān)系，李青元提出五組簡化的拓?fù)潢P(guān)系[37]。三維GIS的可視表現(xiàn)也比二維GIS復(fù)雜得多，以致于出現(xiàn)了專門的三維可視化理論、算法和系統(tǒng)。 
　　總起來說，與二維GIS相比，三維GIS對(duì)客觀世界的表達(dá)能給人以更真實(shí)的感受，它以立體造型技術(shù)給用戶展現(xiàn)地理空間現(xiàn)象，不僅能夠表達(dá)空間對(duì)象間的平面關(guān)系，而且能描述和表達(dá)它們之間的垂向關(guān)系；另外對(duì)空間對(duì)象進(jìn)行三維空間分析和操作也是三維GIS特有的功能。而與CAD及各種科學(xué)計(jì)算可視化軟件相比，它具有獨(dú)特的管理復(fù)雜空間對(duì)象能力及空間分析的能力。三維空間數(shù)據(jù)庫是三維GIS的核心，三維空間分析則是其獨(dú)有的能力。與功能增強(qiáng)相對(duì)應(yīng)的是，三維GIS的理論研究和系統(tǒng)建設(shè)工作比二維GIS也更加復(fù)雜。