三维GIS数据组织管理及符号化表示研究
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作为二维GIS发展到一定阶段的必然产物,三维GIS可形象直观地反映研究区域的地形、地貌和地物等多种相关信息。目前,国内外诸多学者对三维GIS的数据模型、可视化表现以及单一领域的应用提出了许多方法和技术手段。但三维GIS的研究与实现仍处于初步阶段,所实现的部分三维GIS功能也只是出现在一些实验性原型系统中。本文的工作主要包括以下几个方面: (1) 阐述了三维GIS的基本概念,提出三维GIS的本质特征在于三维对象的空间坐标由(X、Y、Z)来表示。论述了三维GIS研究的目的和意义,阐述了三维GIS与虚拟现实、仿真的关系。介绍了国内外主要的三维可视化软件成果,分析了三维GIS的研究现状和基本要求,总结了当前三维GIS研究与实现中存在的问题,提出了对三维GIS发展的思考。 (2) 介绍了三维实体的表示及其数据模型的研究成果。提出了三维实体的组织形式一三维形体的概念。提出基于面的数据组织方式是三维GIS空间实体数据模型选择的主要依据,三维形体的数据组织以表面表示模型为主,形体数据嵌入到GIS矢量结构中。在介绍了空间数据模型特点与分类基础上,总结了三维GIS的数据内容与数据库管理模式,提出并阐述了三维GIS的基本元素——三维空间对象分类。 (3) 提出了基于表面表示的三维空间矢量数据模型——SRSD。这种三维矢量数据模型由面向对象的二维GIS发展而来,符合人们处理GIS基本元素对象的习惯,GIS系统由二维向三维的过渡也较易实现。在3DGIS原型系统实践中,设计并实现了三维矢量数据结构和三维形体数据结构,该数据结构既可以保证地物数据与地形数据相互关联,又可以单独应用,支持在普通PC机上的大范围海量数据漫游。 (4) 介绍了海量数据的组织方式,论述了基于线程的多任务并发处理技术和基于数据分页的动态装载调度技术。提出了基于海量数据显示的数据调度时间指标。研究了三维空间对象数据的组织原则和方式,在三维矢量数据的组织上,提出了分层设置LOD级进行管理的设想。 (5) 在分析三维地理信息符号的国内外现状基础之上,研究了三维地理信息传输模式。分析了三维地理信息符号的特点,阐述了三维符号模型的基本概念,提出了三维符号分类设计原则及构图规律,研究了三维地理信息符号的视觉变量,为三维符号库的建立和应用奠定了理论基础。综合运用边界模型(BR)、参数模型等结构来表示三维符号的空间数据,解决了三维符号形体信息的结构设计问题。 (6) 介绍了三维地理信息系统3DGIS的体系结构设计。介绍并实施了系统开发设
摘要 | 第10-12页 |
Abstract | 第12-13页 |
第一章 绪论 | 第14-30页 |
1.1 三维GIS产生的背景 | 第14-19页 |
1.2 三维GIS的基本概念 | 第19-24页 |
1.2.1 三维GIS的发展及特点 | 第19-23页 |
1.2.2 三维GIS与计算机仿真、虚拟现实的关系 | 第23-24页 |
1.3 论文的工作 | 第24-27页 |
1.3.1 研究的主要目标及意义 | 第24-25页 |
1.3.2 本文的研究重点 | 第25-26页 |
1.3.3 论文的组织 | 第26-27页 |
1.4 本章小结 | 第27-30页 |
第二章 三维GIS的研究现状及基本问题 | 第30-50页 |
2.1 三维GIS的研究现状 | 第30-36页 |
2.2 三维GIS研究的基本问题 | 第36-43页 |
2.2.1 三维建模技术研究 | 第37页 |
2.2.2 三维空间数据模型研究 | 第37-38页 |
2.2.3 三维数据的组织与管理 | 第38页 |
2.2.4 三维数据获取方法研究 | 第38-39页 |
2.2.5 三维地理信息的符号化表示 | 第39-40页 |
2.2.6 三维地理信息多尺度表示 | 第40-41页 |
2.2.7 三维地理信息的可视化交互研究 | 第41-42页 |
2.2.8 三维空间数据分析 | 第42-43页 |
2.3 三维GIS的发展思路 | 第43-48页 |
2.3.1 三维GIS的基本要求 | 第43-46页 |
2.3.2 三维GIS发展的思考 | 第46-48页 |
2.4 本章小结 | 第48-50页 |
第三章 三维GIS数据模型及组织管理 | 第50-86页 |
3.1 理论基础 | 第50-52页 |
3.2 空间实体的三维表示 | 第52-56页 |
3.2.1 三维空间实体的分类 | 第52-55页 |
3.2.2 三维GIS空间实体数据模型的确立 | 第55-56页 |
3.3 三维地理数据模型 | 第56-75页 |
3.3.1 空间数据模型的特点与分类 | 第57-58页 |
3.3.2 三维GIS的数据库内容 | 第58-60页 |
3.3.3 三维GIS数据库管理模式 | 第60-63页 |
3.3.4 基于表面表示的三维矢量地理数据模型—SR3D | 第63-75页 |
3.4 三维GIS数据组织 | 第75-84页 |
3.4.1 海量栅格数据的组织与调度方法 | 第75-82页 |
3.4.2 海量三维空间对象数据的组织与调度方法 | 第82-84页 |
3.5 本章小结 | 第84-86页 |
第四章 三维地理信息的符号化表示 | 第86-110页 |
4.1 三维地理信息符号化的国内外研究现状 | 第86-88页 |
4.2 三维地理信息传输模式 | 第88-95页 |
4.2.1 传统地理信息传输模式 | 第88-89页 |
4.2.2 数字环境下地理信息传输功能的扩展 | 第89-91页 |
4.2.3 三维地理信息传输模式 | 第91-95页 |
4.3 三维符号模型的基本概念 | 第95-100页 |
4.3.1 三维地理信息符号的定义 | 第95-96页 |
4.3.2 三维地理信息符号的特点 | 第96-97页 |
4.3.3 三维地理信息符号视觉变量研究 | 第97-100页 |
4.4 三维符号设计的基本原则 | 第100-101页 |
4.5 三维符号的数据结构研究 | 第101-103页 |
4.5.1 平面地图符号与三维符号模型的比较 | 第101-102页 |
4.5.2 三维符号的数据结构 | 第102-103页 |
4.6 三维符号库的设计与建立 | 第103-109页 |
4.6.1 三维实体建模 | 第104-105页 |
4.6.2 符号填充与配置处理 | 第105-107页 |
4.6.3 二维符号和DEM的场景叠加 | 第107页 |
4.6.4 算法生成 | 第107-109页 |
4.7 本章小结 | 第109-110页 |
第五章 三维地理信息系统—3DGIS原型的设计与实践 | 第110-136页 |
5.1 3DGIS的体系结构 | 第110-111页 |
5.2 3DGIS的空间数据组织 | 第111-113页 |
5.2.1 数据结构设计 | 第111-112页 |
5.2.2 三维形体的组织方式 | 第112-113页 |
5.3 3DGIS原型系统设计开发中的软件工程方法 | 第113-127页 |
5.3.1 软件设计原则 | 第113-114页 |
5.3.2 模块与目录结构设计 | 第114-116页 |
5.3.3 基于ROSE的设计与开发 | 第116-120页 |
5.3.4 软件测试 | 第120-127页 |
5.4 3DGIS的功能设计与实现 | 第127-134页 |
5.4.1 3DGIS的开发环境 | 第127-130页 |
5.4.2 3DGIS的交互可视化设计 | 第130-131页 |
5.4.3 基于三维符号库支持下的自动建模设计策略 | 第131-133页 |
5.4.4 三维场景编辑建模的设计 | 第133-134页 |
5.5 本章小结 | 第134-136页 |
第六章 总结与展望 | 第136-142页 |
6.1 本论文的主要内容 | 第136-138页 |
6.2 本论文的主要创新点 | 第138-139页 |
6.3 有待进一步研究的问题 | 第139-142页 |
参考文献 | 第142-151页 |
作者简历 攻读博士学位期间完成的主要工作 | 第151-153页 |
致谢 | 第153页 |
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