隨著數(shù)字地球和全球信息網(wǎng)格的提出和實施，人們對真三維的空間信息的取得、應(yīng)用及其推廣已經(jīng)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(chǎn)應(yīng)用等都需要建立在海量的空間數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上。GIS的發(fā)展正經(jīng)歷著從二維GIS到三維GIS的深刻轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)，突破二維數(shù)據(jù)對客觀真實世界的表達的束縛，能重現(xiàn)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(shù)界的關(guān)注。

在三維GIS系統(tǒng)中，在柵格數(shù)據(jù)應(yīng)用方面，Google Earth等三維GIS軟件推出了實用化的柵格繪制技術(shù)，獲得了巨大的成功，但在三維虛擬地球矢量應(yīng)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(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)精度較差，不能直觀地進行查詢和分析，和DEM數(shù)據(jù)的結(jié)合也需加強。此外，大規(guī)模矢量數(shù)據(jù)的組織、繪制、查詢、分析、統(tǒng)計等需要深入研究和技術(shù)攻關(guān)，才能早日走向?qū)嵱没�。其中，提供一個高效的矢量數(shù)據(jù)三維數(shù)據(jù)組織和繪制的解決方案是三維矢量數(shù)據(jù)查詢、分析、統(tǒng)計和輔助決策支持的基礎(chǔ)，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(wǎng)主流優(yōu)解的策略和方法。先將河網(wǎng)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(wǎng)的主流,是一種易于擴展、性能穩(wěn)定的優(yōu)化求解河網(wǎng)主流優(yōu)解方案。同時研究和實現(xiàn)了屏幕顯示條件下河網(wǎng)數(shù)據(jù)的快速無級綜。在確定了河網(wǎng)的主流之后，使用常用的Horton編碼，對水系數(shù)據(jù)進行分級和結(jié)構(gòu)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(xiàn)了屏幕顯示條件下河網(wǎng)數(shù)據(jù)的快速無級綜合。