長期以來，為了盡可能讓人類快速認知地圖，地圖學家想方設(shè)法表達地圖中的信息，特別是采用地圖符號、文字標注等手段，使地圖可讀性大為增強。中外地圖學家都有一個共同的目標，即地圖能夠與真實世界的空間格局相同，實現(xiàn)真實世界在圖中。那么，究竟有沒有能夠全方位展示空間地理信息實體以達到最接近真實世界的技術(shù)呢？回答是肯定的，這就是全息三維影像顯示技術(shù)。

要實現(xiàn)這一目標最大的難題就是地圖表達媒介和真實世界之間的差異。從全球地圖歷史上看，無論是采用金屬、泥土、巖石還是最常用的紙張作為媒介的地圖，都只能繪制二維的地圖，但是我們的真實世界卻是三維的，地圖在大多數(shù)情況下都只展示平面信息，而高程信息無法展示，也就是無法展示真實世界的三維信息。

1074年，我國著名科學家沈括制作了第一幅真正意義上的木質(zhì)三維地圖，真正實現(xiàn)了真實世界的同景展示。在歐洲，18世紀出現(xiàn)了以等高線表示地形起伏的方法，等高線的出現(xiàn)，有效解決了不能在地圖上表達高程和地形起伏信息，但是仍然不能實現(xiàn)真實世界展示。從上世紀60年代開始，在計算機圖形學和數(shù)字圖像處理技術(shù)的推動下，出現(xiàn)了地理信息和數(shù)字地圖技術(shù)，實現(xiàn)了在計算機上展示三維地圖信息。三維地圖不僅僅展示地形起伏，還可以展示各種實體的空間真實形狀，真正實現(xiàn)了空間三維信息表達。即使這樣，現(xiàn)代計算機表達的真實世界的信息，也非真實世界的最佳表達。因為目前三維地圖都是在計算機最主要的輸出裝置——屏幕上顯示，而計算機顯示屏是二維平面的，因此，在展示手段上，仍然無法全方位、全角度展示真實世界。

全息三維影像顯示技術(shù)正在解決這些問題。這一技術(shù)距離我們并不遙遠，很多好萊塢科幻電影中就經(jīng)常出現(xiàn)全息三維影像展示三維地圖，但是那些場景依然是非真實的電腦特效而不是真正實現(xiàn)的技術(shù)。全息三維影像技術(shù)最早可以追溯到1947年英國匈牙利裔物理學家丹尼斯？蓋伯發(fā)明的全息投影術(shù)，但是由于感光硬件限制，該技術(shù)直到1960年激光發(fā)明后才取得了實質(zhì)性的進展。第一張真實記錄三維物體的光學全息投影照片誕生在1962年，是由蘇聯(lián)科學家尤里？丹尼蘇克拍攝的。與此同時，美國密歇根大學雷達實驗室的工作人員艾米特？利思和尤里斯？烏帕特尼克斯也發(fā)明了同樣的技術(shù)。這些技術(shù)創(chuàng)新開啟了全息三維顯示的新時代。

全息影像術(shù)的基礎(chǔ)理論并不復雜，主要以兩種技術(shù)為主，即有媒介全息影像技術(shù)和無媒介全息影像技術(shù)。有媒介全息影像技術(shù)與我國自古流傳的海市蜃樓原理相吻合，圖像投射需要用到介質(zhì)，介質(zhì)可以是諾利德成像膜，水霧等；水霧介質(zhì)方面，因為水分子震動不均衡，由此投射出具有層次和立體感的影像。目前，有媒介的全息影像技術(shù)基本上都是利用玻璃作為顯示載體。無媒介全息影像技術(shù)是不依賴任何物質(zhì)直接在空間中顯示的技術(shù)。這種技術(shù)原理是光柵干涉條紋在空間中獲得立體影像。在無媒介全息三維影像技術(shù)下，全息三維圖再現(xiàn)的圖像立體感強，具有真實的視覺效應(yīng)。全息圖的每一部分都記錄了物體上各點的光信息，故原則上它的每一部分都能再現(xiàn)原物的整個圖像，實現(xiàn)了真正意義上的真實三維場景，是真正意義上的“裸眼”3D圖像。

未來隨著全息三維影像技術(shù)的成熟和應(yīng)用推廣，與其特點配套的各種技術(shù)與應(yīng)用將會涌現(xiàn)，如全息三維地理信息技術(shù)、增強虛擬現(xiàn)實技術(shù)（AR）、虛擬現(xiàn)實技術(shù)（VR）以及未來空間現(xiàn)實推演技術(shù)等等，都將改變大眾生活。

然而，目前全息三維地理信息技術(shù)仍然達不到廣泛應(yīng)用階段。雖然全息影像和全息三維影像技術(shù)發(fā)展了很多年，全息影像顯示技術(shù)中的二維甚至2.5維顯示技術(shù)已經(jīng)得到了比較廣泛的應(yīng)用，但是目前全息真三維顯示技術(shù)仍然未能達到完全實用階段，主要難題仍然是如何控制干涉條紋的顯示，特別是盡可能少地使用激光源在全無媒介空間中控制每個空間點的色彩。如果突破這一技術(shù)，則全息三維成像將不再受限，為大規(guī)模應(yīng)用鋪平道路，而最有可能的是顯示屏幕的減少甚至消失。

目前，全球各個科技強國都在攻關(guān)，實現(xiàn)無媒介全息三維立體顯示技術(shù)。和很多前沿科技一樣，全息三維立體顯示技術(shù)也是從軍事應(yīng)用開始的。在這方面，中美走在世界前列。美國計劃在2025年前研發(fā)出新的指揮作戰(zhàn)系統(tǒng)，將使用全息虛擬技術(shù)展示作戰(zhàn)地圖。中國軍隊也力爭在2020年左右實現(xiàn)基于全息三維立體技術(shù)的指揮所內(nèi)戰(zhàn)場態(tài)勢的三維模型構(gòu)建與全息展現(xiàn)、全息電子沙盤自然交互、多人異地協(xié)同交互等技術(shù)，構(gòu)建基于全息影像的電子沙盤原型系統(tǒng)，實現(xiàn)用戶在多方位、多角度的電子沙盤觀看和操作，以及多個用戶的電子沙盤協(xié)同作業(yè)，提高作戰(zhàn)人員會商研討與指揮決策的效率。在民用領(lǐng)域，全息三維影像技術(shù)也開始得到應(yīng)用并取得了很大的效果。目前，應(yīng)用的最廣泛和成熟的是舞臺表演和電視轉(zhuǎn)播。2011年7月，日本某虛擬卡通人物通過全息仿三維影像舉辦演唱會，改變了傳統(tǒng)演唱會模式，引起巨大轟動。日本計劃在2020年東京奧運會上實現(xiàn)首次全息三維立體成像轉(zhuǎn)播。而我國在2016年的G20杭州峰會的文藝晚會中，利用全息投影虛擬成像呈現(xiàn)節(jié)目，實現(xiàn)舞臺表演“虛”“實”結(jié)合，取得了良好效果。另外，我國多次文物博覽會都采用了全息三維影像展示古文物，既實現(xiàn)了文物的有效真實展示，又避免了文物損耗和安全隱患等問題，這種技術(shù)方法在我國很多地方的博物館和展覽館得到了普及。

我國也已經(jīng)有多家機構(gòu)能夠提供全息三維影像展示設(shè)備，開始應(yīng)用在各個領(lǐng)域，市場前景廣闊。全息三維影像技術(shù)在各個行業(yè)中都有重要應(yīng)用，但是對于地理信息科學，其作用更加重大。基于全息三維影像的空間三維地圖，是真正意義上的真實世界場景的反映。在該技術(shù)的影響下，未來的地圖表達將發(fā)生革命性變化。全息三維影像地圖更加真實直觀地展示空間實體的方位、形狀以及空間實體之間的關(guān)系，能夠讓用戶獲得的信息更加可靠，從而避免空間信息傳送中的偏差和不對稱。目前，相關(guān)硬件設(shè)備特別是無媒介全息三維影像設(shè)備的研發(fā)也在緊鑼密鼓地進行，未來可能實現(xiàn)利用手機即可展示全息三維立體影像。

我國全息三維技術(shù)在世界處于先進水平，未來5到10年內(nèi)，全息三維立體技術(shù)將逐漸成熟并應(yīng)用于各個行業(yè)。我國地理信息科技工作者應(yīng)緊跟這一技術(shù)熱點，思考在該技術(shù)下的前沿技術(shù)，力爭實現(xiàn)我國地理信息技術(shù)的又一次革命性突破。