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。     

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中散乱点集凸包的快速算法及编程

在地理信息系统(GIS)中,不规则三角网(TIN)的生成及数字地面模型(DTM)的建立都会用到点集凸包的计算.通过研究了传统凸包算法,并对其进行改进,提出简单快速的点集凸包改进算法.经过验证,新算法可准确快速地求出点集凸包.     

对象化BR-TIN模型三维地理信息组织方法

在分析边界表示法(BR)和不规则三角网(TIN)特征的基础上,采用面向对象方法将BR模型与TIN有机地结合起来,提出一种面向对象的BR-TIN三维数据模型.研究模型的集成过程、对象化过程、信息组织和存储过程,并将其应用到三维建筑实体表达中.实验结果表明:该模型能够实现地理实体的对象化建模和对几何特征、属性等综合信息的一体化组织,有利于实现复杂三维地理实体空间数据的有效组织与管理.     

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。     

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.     

基于区域性椭球面的三维GIS可视化模型

在椭球面数字地面模型 (DTM)的基础上 ,结合道路设计领域的特点 ,将空间实体划分为独立点状实体、线实体、紧贴于地面的面实体和体实体等类型 ,通过空间现象与椭球面DTM的叠加 ,首次提出了一种直接基于椭球面的三维GIS可视化模型 ,具体实现了道路、河流、湖泊、建筑物等实体模型 ,并进一步探讨了基于椭球面上测地坐标系统的三维可视化方法 ,从而真正实现了在一个统一的真三维坐标系中表达和处理空间现象 .     

三维GIS中的八叉树模型可视化研究 --以矿体信息为例

可视化是地理信息系统的重要功能,它是直接观测空间数据的主要手段。此次研究工作以矿体信息为例,根据八叉树编码规律及其自然消隐特性,不必再对体元素进行排序、检索,从而简化了隐藏面的消除,实现了真三维体空间的表达,编制了具有三维可视化功能的GIS模型软件包。     

考虑边界约束的DTM三角网模型生成算法研究

无约束的数字地面模型(DTM)空间三角网算法生成的三角网外围边界是一个凸壳,这对于实际区域为凹多边形的区域(如公路弯道)会有较大的模拟失真.文章提出一种改进的算法,通过分析实际边界多边形的精细度影响因素,导出确定区域相邻离散点平均边长的计算方法,进而确定一个边界多边形边长的最大值.以该边长最大值对无约束的三角网外围边界...     

基于地理标识语言的空间数据查询模式与实现

提出了基于地理标识语言（GML）的地籍和房产空间对象模型，并以此探讨了基于可扩展标识语言（XML）的地籍空间对象及其关系的查询模式，给出了基于XQuery的查询实现方法．开发了一个采用JAVA、文档对象模型（DOM）、简单应用程序接口（SAX）和XQuery的空间数据管理应用平台，验证了本文提出的基于GML的空间对象模型和基于XQuery实现查询XML地籍空间数据与空间关系的可行性．     

基于泰森多边形法的空间品位插值

为使泰森多边形法能够用于三维地质体的空间属性插值,生成规则网格结构化体数据,利用取样数据的空间分布特性,提出了用于空间插值的方案,通过分析泰森多边形的性质,无需真正构造泰森多边形,建立了具有距离相关性的品位插值关系,从而解决了泰森多边形法的空间品位插值问题。实例验证表明,该插值方案是可行的,插值结果是理想的。     

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。     

三维城市模型的统一表示

针对解决多维、多类型空间数据信息的透明集成管理与各种应用问题,在三维城市模型不同应用的分类和综合分析基础上,从概念层次提出了一种统一矢量数据与栅格数据、连续表面和离散实体的二维表达与三维表达的三维城市模型。该模型具备对任意复杂目标的多种细节层次表达和描述能力,为建立自动理解与解析分析的数学描述提供了理论依据。     

矢量GIS中位置不确定性在目标间的拓扑关系判定中的应用

基于模糊几何理论，通过隶属函数的建立，首次将矢量GIS中几何数据的位置不确定性同点与目标间拓扑关系的判定结合起来，详细地分析了确定性和不确定性点与含有不确定性的GIS目标间拓扑关系的判断。并将分析结果应用于区域边界的判定之中，以丰富和完善现有区域边界判定的理论和成果。     

An Index mechanism for multi-scale view in spatial databases

There are numerous geometric objects stored in the spatial databases. An importance function in a spatial database is that users can browse the geometric objects as a map efficiently. Thus the spatial database should display the geometric objects users concern about swiftly onto the display window. This process includes two operations:retrieve data from database and then draw them onto screen. Accordingly, to improve the efficiency, we should try to reduce time of both retrieving object and displaying them. The former can be achieved with the aid of spatial index such as R-tree, the latter require to simplify the objects. Simplification means that objects are shown with sufficient but not with unnecessary detail which depend on the scale of browse. So the major problem is how to retrieve data at different detail level efficiently. This paper introduces the implementation of a multi-scale index in the spatial database SISP (Spatial Information Shared Platform) which is generalized from R-tree. The difference between the generalization and the R-tree lies on two facets: One is that every node and geometric object in the generalization is assigned with a importance value which denote the importance of them, and every vertex in the objects are assigned with a importance value,too. The importance value can be use to decide which data should be retrieve from disk in a query. The other difference is that geometric objects in the generalization are divided into one or more sub-blocks, and vertexes are total ordered by their importance value. With the help of the generalized R-tree, one can easily retrieve data at different detail levels.Some experiments are performed on real-life data to evaluate the performance of solutions that separately use normal spatial index and multi-scale spatial index. The results show that the solution using multi-scale index in SISP is satisfying.     

A Voronoi-based spatial algebra for spatial relations

Spatial relation between spatial objects is a very important topic for spatial reasoning, query and analysis in geographical information systems (GIS). The most popular models in current use have fundamental deficiencies in theory. In this paper, a generic algebra for spatial relations is presented, in which (i) appropriate operators from set operators (i.e. union, intersection, difference, difference by, symmetric difference, etc.) are utilized to distinguish the spatial relations between neighboring spatial objects; (ii) three types of values are used for the computational results of set operations-content, dimension and number of connected components; and (iii) a spatial object is treated as a whole but the Voronoi region of an object is employed to enhance its interaction with its neighbours. This algebra overcomes the shortcomings of the existing models and it can effectively describe the relations of spatial objects.