隨著數字地球和全球信息網格的提出和實施，人們對真三維的空間信息的取得、應用及其推廣已經從基本的局部和地段發(fā)展到城市級、國家和全球范圍，科學研究、軍事研究、生產應用等都需要建立在海量的空間數據的基礎之上。GIS的發(fā)展正經歷著從二維GIS到三維GIS的深刻轉變，正廣泛且深刻地影響和改變著人們的生活。三維GIS的發(fā)展，能夠包含和表達更加豐富的空間數據，突破二維數據對客觀真實世界的表達的束縛，能重現人們對真實世界的視覺感受，已作為未來GIS發(fā)展的方向，備受企業(yè)界、學術界的關注。

在三維GIS系統(tǒng)中，在柵格數據應用方面，Google Earth等三維GIS軟件推出了實用化的柵格繪制技術，獲得了巨大的成功，但在三維虛擬地球矢量應用方面，由于存在瓶頸問題沒有得到解決，離大規(guī)模的實用還有較大的差距。例如，目前，三維軟件只顯示了主要城市的一些大比例尺的矢量數據，數據精度較差，不能直觀地進行查詢和分析，和DEM數據的結合也需加強。此外，大規(guī)模矢量數據的組織、繪制、查詢、分析、統(tǒng)計等需要深入研究和技術攻關，才能早日走向實用化。其中，提供一個高效的矢量數據三維數據組織和繪制的解決方案是三維矢量數據查詢、分析、統(tǒng)計和輔助決策支持的基礎，是三維GIS系統(tǒng)中一個十分重要和具有挑戰(zhàn)性的前沿研究問題。

本書提出一種基于遺傳算法求取河網主流優(yōu)解的策略和方法。先將河網結構的問題看作選取主流的問題，將選取主流的問題看作一個全局優(yōu)的問題，在全局優(yōu)化的問題中綜合考慮拓撲信息和語義信息，提出了使用遺傳算法的求解策略。求取河流的主流后，再建立河流的層次結構，實驗驗證了該方案的有效性。遺傳算法能夠綜合考慮拓撲信息和水文、地形等語義信息，能夠更為準確地找到河網的主流,是一種易于擴展、性能穩(wěn)定的優(yōu)化求解河網主流優(yōu)解方案。同時研究和實現了屏幕顯示條件下河網數據的快速無級綜。在確定了河網的主流之后，使用常用的Horton編碼，對水系數據進行分級和結構化，之后通過三維環(huán)境下的無級綜合的動態(tài)分解尺度選取綜合化簡的要素，運用本書提出的綜合算子，終實現了屏幕顯示條件下河網數據的快速無級綜合。