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。     

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DTM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。     

数字城市三维模型的可视化技术

城市表面几何对象经过模型化后，都以数字的形式存储在计算机中，只有将其模型进行可视化，才能看到虚拟的城市及模型化后的城市．主要讨论了采用纹理和贴图技术、LOD模型、动态多分辨率的纹理与影像优化技术，以此来提高城市三维模型的表达、可视化效果．     

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.     

无人机与三维激光扫描融合的拱桥三维重建

针对单一无人机影像在复杂拱桥建模精度和完整度方面的不足,提出一种将三维激光扫描数据与无人机航空影像融合的拱桥精细化建模方法。首先以无人机低空区域环绕航摄及近景摄影获取拱桥主体及细部高质量纹理数据;然后通过增加连接影像将无人机主体及细部影像数据融合并生成高精度拱桥主体上部点云数据;最后将三维激光扫描仪采集所得拱桥桥体下部多站点云数据经坐标转换、配准实现与拱桥上部高精度点云融合从而生成拱桥完整的精细化实景三维模型。通过与单一无人机影像建模结果进行精度对比分析和纹理完整性评价以此验证本文建模方法的有效性。结果表明：该方法可重建几何精度高、完整性好、纹理真实的拱桥实景三维模型,并为类似底部脱空建筑的数据采集方法提供参考,具有较好的工程应用价值。     

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.     

投影制图中的新概念——逆射与相交

为了更有效地训练和提高学生的空间思维能力和三维构形能力,在画法几何与投影制图的教学过程中,有必要增加一个从二维向三维转换的教学环节,即从几何元素的二维投影表达出发,实现三维形体的重建和三维环境下的定位、测量。在画法几何与投影制图的教学过程中,应用作者开发的图形教学软件Projector,操作者可以方便地从空间点、线、面、体,得到平面投影,也可以从已知平面投影出发,求解空间几何问题。     

基于八叉树的复杂矿体块段模型高效构建

针对复杂矿体结构模型三角形面片数量大、模型几何质量不高,致使基于结构模型构建块段模型非常耗时、鲁棒性不高等问题,提出通过三维到二维的转换方式,将体元与多面体内外关系的三维判断转化为在二维面上进行多边形区域内外点集筛选的方法,并结合栅格扫描法,实现三维复杂矿体的块段模型快速构建算法;通过引入伪八叉树作为规则网格与八叉树模型的桥梁,实现基于八叉树的块段模型高效构建.实验结果表明:该算法可以处理任意复杂矿体模型构建基于八叉树的块段模型,速度快、鲁棒性高,不仅适用于基于矿体结构模型构建块段模型,也适用于同类三维矢量数据向三维栅格数据的转换.     

基于HBase的分布式空间数据库技术

针对在大型地理信息系统(GIS)中, 需要对海量矢量据和栅格数据进行存储并对高并发的用户查询请求提供高效响应, 传统的设计方案难以满足需求的问题, 提出一种使用基于内存存储的分布式数据库HBase存储空间数据, 并设计基于GeoHash的分布式空间索引, 实现了矢量空间数据与栅格空间数据的分布式存储与快速查询. 实验表明, 该方法提升了海量空间数据的查询速度.