GIS 3D là một hệ thống có thể mô hình hóa, biểu diễn, quản lý, thao tác, phân tích và hỗ trợ quyết định dựa trên thông tin liên quan đến các hiện tượng 3D. Ứng dụng của GIS 3D là rộng lớn và đa dạng. Các ứng dụng này đem lại nhiều ích lợi khi được biểu diễn trong GIS 3D vì phản ánh trung thực về thế giới thực. Ngoài ra GIS 3D còn hỗ trợ thông tin và giúp con người khai phá thông tin từ dữ liệu được lưu trữ hơn GIS 2D, đặc biệt trong quản lí hạ tầng.
Mô hình dữ liệu GIS 3D là chìa khóa của GIS 3D và là một trong các chủ đề lớn bên cạnh bốn chủ đề lớn khác của GIS 3D: WebGIS, hiển thị dữ liệu, thu gom dữ liệu, phân tích không gian. Một mô hình dữ liệu GIS 3D cũng giống như các mô hình dữ liệu khác, cần ba mức để biểu diễn: quan niệm, logic và vật lý. Sự phát triển của mô hình dữ liệu GIS 3D phụ thuộc vào hai yếu tố: CSDL không gian và kĩ thuật viễn thám. Mô hình GIS 2D là tập con của mô hình dữ liệu GIS 3D, tuy nhiên mô hình 3D phức tạp hơn nhiều [9].
Các mô hình dữ liệu của các tác giả đã đề xuất được phân loại bởi 4 dạng chính (hình 2.8):
- Biểu diễn các đối tượng 3D bởi các đường biên (B-REP). - Biểu diễn các đối tượng 3D bởi các phần tử voxel.
- Biểu diễn các đối tượng 3D bằng cách tổ hợp các khối 3D cơ bản (CSG). - Biểu diễn các đối tượng 3D bằng cách tổ hợp 3 phương pháp trên.
Hình 2.8: Các phương pháp tiếp cận mô hình dữ liệu 3D trong GIS