空間數據的獲取是地理信息系統建設和運行的基礎。不同的數據源和數據獲取方式對數據模型的生成有很大的影響。如何根據不同的需求采用合適的方法獲取數據，如何保證數據的準確性，最終使可視化更加接近現實，提高系統的空間查詢和分析能力。
由於客觀世界的多樣性和復雜性，可視化涉及到數據集成的許多方面，應該采用更復雜的數據模型。為了有效地管理和分析三維GIS中的各種數據，要求三維GIS的數據模型具有強大的數據表達能力。三維GIS數據模型不僅要滿足三維空間分析的需要，還要滿足三維圖形空間生成和管理的需要。如何選擇壹種快速有效的建模方法來滿足不同應用的需求？
如何通過動態交互使人能夠在虛擬三維環境中全方位審視場景，比如從任意角度、任意距離、任意精細度觀察場景，選擇和切換行走、駕駛、飛行等多種運動模式，自主控制瀏覽路線。
(二)關鍵技術
1，空間數據采集方法
空間數據采集是GIS建設和運行的基礎。廣義GIS空間數據不僅包括地理和測量數據，還包括地質環境和工程設計數據。人類在認識和改造自然的過程中，發現和發明了壹系列空間定位方法和工具，使人類能夠了解地球的表面、內部和外部空間。隨著現代測繪技術、地質勘探和地球物理技術的發展，三維空間數據獲取技術不斷發展和豐富，極大地提高了人類認識自然的能力。
1.1空間數據采集方法
空間數據可通過全站儀或GPS、激光測距儀等在野外直接測量。，也可以從航空影像或遙感影像和現有地圖中間接獲得。其中，地圖數字化和攝影測量是采集大規模空間數據最有效的兩種方式，其應用也最為普遍。
1.1.1地圖數字化技術
現代意義上，以前的大比例尺、各種比例尺的航測，都是模擬的紙質地圖、膠片或影像。要進入GIS，實現計算機管理，必須是數字電子地圖。將現有圖像負載中的大量信息輸入數據庫的過程稱為數字化。廣義的數字化是指將信息轉化為計算機可以接收的形式的過程，狹義的數字化是指將地圖/圖像轉化為符合要求的矢量數據結構的過程。目前，地圖/圖像數字化包括手動跟蹤數字化和掃描數字化兩種方式。前者是借助計算機和平面數字化儀從現有紙質地圖中進行重采樣，形成數字坐標點系列數據的過程；後者是借助計算機和平板或鼓形掃描儀，從已有的紙質地圖上進行重采樣，形成坐標點列數據的過程。
(1)數字手部追蹤
手持式跟蹤數字化設備包括壹個用於固定地圖的數字化板和壹個用於采樣的光標。手持數字化過程包括以下三個步驟:地圖的預處理:在數字化地圖之前，要根據地圖的內容和地圖的要素進行編號。應按照編號系統的統壹要求進行編號，通常以小比例尺分幅或不同區域的經緯度位置進行統壹編號，以方便圖幅的拼接和加工；也可以按照行政區域的管理範圍進行編號。在對區域進行編號時，面片、節點、鏈段和獨立點應事先分別編號，而主鏈段上的特征點和特征線可以在數字化時依次遞增編號。編號完成後，應做好必要的記錄，以便查詢。記錄內容包括:地圖編號、地圖坐標和編號內容等。對圖紙進行編號後，可以將其放置在數字化儀上。
地圖數字化:壹般來說，數字化儀采用點模式、線模式和數據流模式采集數據。在點模式下，通過將光標定位在采集點的位置並按下按鈕來記錄地圖上的每個孤立點；在線模式下，通過數字化線段的兩個端點來記錄直線段，通過數字化組成曲線的壹系列直線來記錄曲線；在數據流模式下，曲線以固定的時間間隔或距離自動收集曲線上各點的坐標值。點模式和線模式的優點是盡可能減少特征點的丟失，重采樣精度高。缺點是采樣效率低，壹般適用於地籍圖和規劃圖的數字化。數據流模式的優點是重采樣效率高，缺點是容易丟失特征點，壹般適用於地形圖和等高線圖的數字化。
圖對圖關系連接:地圖數字化中只獲得點、線、面要素的幾何坐標數據，必須輸入點、線、面要素的屬性信息，才能生成點、線、面要素之間的拓撲關系。拓撲關系可以通過全多邊形模式、手動模式或自動模式建立。
(2)掃描數字化
掃描數字化是用掃描儀掃描全圖後，進行矢量轉換或屏幕跟蹤的壹種方法。這種方法通常需要對原始材料進行預處理。比如先把地圖中各種不同顏色的地理要素分離出來，復制在透明膠片上，再進行掃描。目前有自動分色掃描儀，也有自動分層建庫的文獻。光學掃描儀光柵掃描法獲得的地圖的光柵數據結構是以像素方式存儲的，使用前需要轉換成矢量數據結構。矢量數據結構在數據冗余、地圖縮放、漫遊、存儲空間、編輯、修改、地圖分析等方面具有柵格數據不可比擬的優勢，因此需要根據系統設計時選擇的地圖數據存儲格式進行矢量化。將柵格數據轉換為矢量數據的方法主要分為三類，即點網格矢量化、線網格矢量化和面網格矢量化。