城市地下空间信息三维数据模型研究

系统分析了现有的三维空间数据模型的形式和特点,为城市地下空间信息基础平台空间数据模型的选择提供了甄别的依据.针对城市地下空间信息三维建模和可视化分析的特点和要求,设计了面向空间结构信息和空间属性信息建模与可视化的三维空间数据模型.对于城市地下空间几何结构信息（包括三维地质体几何结构、地下构筑物和地下管线）的建模与可视化,设计了一种基于边界表示,面向地下空间实体并兼顾拓扑关系的三维矢量数据模型;对于地下空间属性信息的建模与可视化,采用三维栅格数据结构来组织表征地质体内部物理和化学属性参数的规则体数据;并根据地质属性建模与地质结构建模的关系和要求,实现了由三维矢量模型向三维栅格模型的转换.     

GIS三维空间数据模型的发展与集成

基于地理信息系统的诸多优越性及其在石油勘探开发领域广阔的应用前景，在前人研究的基础上，针对三维地理信息系统（三维GIS）中的关键技术-三维空间数据模型。结合石油勘探开发工作，分析讨论了三维数据模型集成的必要性以及TIN与CSG、八叉树与TEN、矢量与栅格等集成数据模型实现的方法和思路，提出了在石油勘探开发应用中模型集成的适用类型及有关要求。     

探讨MAPGIS的矿山三维建模方法

以敦煌磷钒矿为例,分析了三维数据模型的可视化表达与建模方法,基于组件MAPGIS K9技术,通过将二维和三维空间信息统一在一个平台和数据模型下,建立矿山三维地质勘查可视化与立体模型。可以实时修改数据、显示三维模型,查询矿山地质体的空间数据,同时还可以输出打印三维矿山矿体的渲染图,并给人一种直观的感受,为后期矿产资源开发提供了有力的科学依据。     

GIS三维空间数据模型的发展与集成

基于地理信息系统的诸多优越性及其在石油勘探开发领域广阔的应用前景,在前人研究的基础上,针对三维地理信息系统(三维GIS)中的关键技术--三维空间数据模型,结合石油勘探开发工作,分析讨论了三维数据模型集成的必要性以及TIN与CSG、八叉树与TEN、矢量与栅格等集成数据模型实现的方法和思路,提出了在石油勘探开发应用中模型集成的适用类型及有关要求.     

基于几何元素的城市三维地理信息系统空间数据模型

空间数据模型是建立城市三维地理信息系统的核心问题。基于不同的城市空间对象划分方法，提出了城市三维地理信息系统的18个空间数据模型：①把空间现象抽象为点对象、线对象、规则面对象、规则体对象、不规则对象和UrM等6类对象，基于6种几何元素(点、直线段、多边形、函数构造面、TIN面片、规则体素)的不同组合，提出了城市三维地理信息系统的9个空间数据模型；②把空间现象抽象为5类对象，分别为零维空间对象(点对象)、一维空间对象(线对象)、二维空间对象(面对象)、三维空间对象(体对象)和DTM，基于6种几何元素的不同组合提出了8个空间数据模型；③把空间现象抽象为零维对象、一维对象、二维对象、三维对象和DTM，基于点、直线段、TIN面片、多边形、规则面、不规则面等6类几何元素提出了一个空间数据模型。通过对一个数据模型的实验验证和各模型的理论分析，说明了这些模型的特点及可行性。     

基于钻孔信息的地层数据模型研究

为了建立城市三维数字地层信息管理系统 ,提出了一种适合工程地质和岩土工程学科特点的地层数据模型———基于钻孔信息的地层数据模型 .该模型采用了面向对象的方法 ,因此其数据结构的类层次关系、模型的构造过程等条理清晰 ,而且能与面向对象的编程语言有机结合 .同时 ,该模型借助于Delaunay三角网来构造二维和三维拓扑关系 ,大大简化了三维形体之间复杂的拓扑关系 ,而且借此可以处理地层数据模型中的断层等突变信息 .利用这一数据模型 ,可以较好地模拟三维地质实体的真实景观     

基于几何元素的具有影像纹理的：三维空间数据模型

基于对城市三维地理信息系统中复杂对象进行描述，以及三维空间查询和影像纹理真实化表达的需要，将空间现象抽象为点对象、线对象、面对象、体对象、数字地面模型和栅格影像6类。基于点、直线段和面片3类几何元素，建立了具有真实影像纹理的三维地理信息系统的空间数据模型，并给出了其数据存储结构。理论分析表明，该模型不仅可以表达规则对象，也可以表达非规则对象，同时还可以依据模型中隐含定义的几何元素之间的拓扑关系，方便地推求空间对象之间的空间关系。相对于矢量栅格集成的数据模型而言，该模型把三维几何建模矢量数据和影像纹理栅格数据分开存储，可以方便地在关系数据库中予以实现，同时，采用基于面片几何元素的形式很容易实现空间面对象或体对象的不同侧面的影像纹理贴加。     

海洋平台管节点应力强度因子的工程计算模型

海洋平台管节点应力强度因子模型是平台寿命预测、断裂失效评价的基础。本文回顾了该领域的研究进展，对基于疲劳试验的数据模型、平板模型、圆柱模型、权函数法和基于有限元的数据模型等国内外多种计算模型进行了总结，并对各种模型的适用性进行了分析对比，由此推荐其中几种较好的计算方法供工程应用。     

面向地理信息系统的三维空间数据模型

通过分析三维ＧＩＳ空间数据模型的基本概念、研究进展及所存在的问题,在三维空间实体的形式化定义及空间实体间拓扑关系形式化描述等研究基础上,建立了顾及空间剖分的三维拓扑数据模型。该模型不但可以有效地表达规则形状的空间实体,还可以有效地表达不规则形状的空间实体。它兼顾了基于镶嵌的数据模型和基于矢量的数据模型两种表示方法的优点,为发展三维ＧＩＳ软件提供了一些有益的设想和方法,可以使得系统在数据组织、数据管理、图形恢复上避免不必要的麻烦,并可望使空间查询和空间分析具有高效性     

基于点数据集三维空间曲面三角化算法实现

在地质、医学等科学研究领域中,基于原始数据建立三维空间图像模型的研究具有较高价值;特别在三维地质构造建模中,测量获取的原始数据采用点数据集形式表示。基于点数据构建三维空间曲面三角化网格模型能够很好地还原点数据集所表示的曲面形态和展布,在现有的三角化剖分算法研究的基础上,提出一种基于点数据集三维空间曲面三角化网格模型生成算法;该算法生成的网格模型质量较高,能够较好地描述点集所表示的曲面形态。采用描述地质界面的点数据集进行算法验证与测试,根据边界数据实际情况,生成三维空间曲面三角化模型并更新网格模型边界,效果比较理想。     

城市三维地质信息系统的目标、功能与架构

利用现代信息技术构建一个集城市地表、地上、地下多雏、动态空间信息于一体的大型综合性三维地质信息系统是解决当前我国城市发展所面临的一系列地质问题的关键，该系统集信息输入、数据库管理和三维地质数据可视化分析功能于一体，并在此基础上实现城市地质环境常规分析评价、动态监测功能以及城市地质信息的Web发布和增值信息服务．在具体实现时，采用多层体系结构建立系统的总体架构，充分利用C／S、B／S结构各自的特点和优势，实现对海量空问地质信息的高效处理。     

基于Geodatabase和ArcSDE的城市地质空间数据库设计

城市基础地质数据是"数字城市"的基础性数据.随着地质资料数据的急剧增多,迫切需要建立有效的地质空间数据库.为建立科学合理的地质空间数据库,描述了Geodatabase空间数据模型和ArcSDE技术,以沈阳市的工程勘察数据为例,在分析城市地质管理内容的基础上,探讨了城市地质Geodatabase空间数据库的建立过程,实现了空间数据和属性数据的集成化一体存储和管理,为实现城市基础地质数据的科学管理和应用提供了保障.     

基于3DS MAX的火山地质景观三维建模与动态模拟研究

阐明了地质景观三维建模和成因动态模拟的研究意义,分析了国内外常用三维地质建模和模拟软件用于定性地质建模和模拟的不足之处,提出了利用3DS MAX多种建模和动态模拟工具,以定性、半定量、定量地质资料和数据作为数据源,进行地质景观三维建模和成因动态模拟。以吉林省伊通国家火山地质公园为例,介绍了火山地质景观自身及其地质背景的时、空信息组织和耦合方法;阐述了火山地质景观三维建模过程中空间尺度上的大、中、小层次结构及动态模拟过程中时间段的划分方法,建立起相互联系的空间三维可视化和时间动态模型。剖析了基于3DS MAX的火山地质景观定性-半定量模型和地质演化动态模拟的可靠性、精确性及适用性。     

GIS系统中多维海洋数据可视化研究

提出设计混合型GIS系统解决方案,可以在同一个视图窗体中分别从海洋表面、海洋内部、海底表面和海底深部四个空间层次来可视化显示2D,2.5D和3D矢量栅格海洋数据.Geodatabase地理数据模型有助于统一组织、管理、可视化表达多维海洋数据,是构建海洋地理数据库的有效方式.基于ArcEngine软件开发设计混合型GIS,表明混合型GIS能够真实地表达数据几何位置,不仅能够表达空间对象之间的平面关系,而且能描述和表达它们之间的垂向关系,保证用户能够对多维海洋空间对象进行空间操作.     

基于三维城市GIS的交互式三维隧道建模算法

为了建设城市地下空间三维GIS,解决城市地下隧道的三维建模问题,提出一种基于三维城市GIS的交互式三维隧道建模方法,详细讨论了交互式三维隧道建模的各个步骤以及交互控制、空间计算和三角剖分等算法,并以一个正在开展的三维城市GIS项目为基础,介绍了交互式三维隧道建模方法的应用。实践证明,交互式三维隧道建模方法相比传统方法操作更为方便,能够提高城市地下空间三维GIS的工作效率。交互式三维隧道建模方法将为基于三维城市GIS技术的城市空间信息化工作提供重要的技术支撑。     

三维地理场景下基于地质特征的数字露头空间检索方法

数字露头技术已成功应用于地质研究,海量的地质露头模型与资料管理成为了技术难题。传统的信息管理方式,如文件夹管理、信息系统管理等,都无法直接获取露头的空间位置,也无法从空间位置直接检索到露头。针对这个问题,运用SuperMap灵活的空间检索功能,提出了一种在三维地理场景下基于地质特征的数字露头空间检索方法,将野外勘测获得的照片、扫描所建立的三维模型、文字信息记录、位置等多种类型的资料纳入到空间数据库中,结合数字高程模型和遥感影像搭建三维地理场景来模拟现实地形地貌,实现从空间定位、地层地质、构造地质、岩相古地理、含油气盆地、岩性等空间与属性综合的露头信息检索管理。并运用SuperMap iObjects.NET 10i和C#.NET技术,在三维地理场景下实现基于地质特征的数字露头空间检索方法,搭建数字露头空间检索引擎平台,且对比传统信息管理方式,综合评价其更占优。     

三维可视化环境下矿体空间数据插值

大部分地学中的空间数据插值基于二维空间,随着计算机三维可视化工具的出现和功能不断完善,三维空间的数据插值成为可能。矿体的品位、资源量估算以前大多由手工计算完成,在计算机三维可视化环境下,可以快速地实现矿体品位和资源量的高精度估算。其基本原理是首先应用矿体的三维可视化技术建立矿体的三维表面模型,精确地模拟矿体的形态;其次应用块模型方法对矿体内部进行剖分,建立体内部数据模型;最后应用距离反比法和Kriging方法对矿体内部的特性数据（如品位）进行插值估算,获得矿体内部所有块的特性数据,从而得到矿体的内部特征规律。实例研究表明,应用三维空间数据插值方法得到的矿体品位插值结果具有科学合理性,对矿山生产有现实指导意义。     

复杂地层结构模型三维重构与可视化方法研究

针对工程建筑、水利水电建设以及地质灾害防治等工程地质学研究中的空间结构分析与信息可视化问题,提出了一种基于单元块体的空间自动搜索地质建模方法.该方法的主要思想是:首先由地质专家充分利用工程地质勘探的资料,并结合自身经验,在交互式环境中完成2D/3D剖面解释;而后系统自动完成地质结构单元块体搜索,运用CSG集合运算并根据地质单元块体的空间拓扑结构实现复杂三维地质模型的构建.本方法通过引入地质单元体的概念,并在建模过程中融合地质专家的知识,使地质模型的建模过程得到了简化,提高了模型的精度,有效地解决了复杂三维地质模型的建模问题.     

面向空间数据组织的地理空间剖分框架性质分析

为有效组织与管理海量空间数据,在融合国内外各种球面剖分模型优点基础上,设计了一套集空间数据组织与空间对象表达于一体的多层级地理空间剖分框架——基于地图分幅拓展的全球剖分模型(EMD模型)。在明确EMD模型的构建方法与编码方法基础上,对EMD框架方案进行了数学定义,并具体分析了其几何性质与几何精度,以确定EMD模型的应用领域与应用范围。最后利用GeoID编码完成空间对象表达实验,验证了该地理空间网格框架作为空间对象表达框架的优越性。