基于菱形块的全球离散格网欧拉数计算

对全球离散格网的研究已成为目前国际GIS界的研究热点,其中欧拉数是讨论球面栅格区域局部拓扑不变量的重要参数,也是描述和推断球面栅格拓扑关系首先要解决的问题。本文以菱形块作为全球离散格网的数据组织单元,在利用线性四叉树Morton编码作为地址码对菱形块进行邻近搜索的基础上,在对菱形块进行剖分的同时,对其子菱形块进行行列号的剖分,然后利用菱形块行列号进行邻近搜索,最后利用邻近搜索的结果计算出全球离散格网的栅格区域进行欧拉数。最后,本文在C++和DirecX环境下验证了该算法的有效性和正确性。     

混合式球面退化剖分模型的设计与编码

为了解决球面退化四叉树格网(DQG)模型孔径较大、格网单元面积分布不均匀以及三角格网单元应用不完全四叉树剖分的问题,通过控制单元面积的思路设计了一种格网单元孔径更小、分布更均匀的四边形(中低纬地区)与三角形(高纬地区)的混合格网模型——混合式球面退化格网模型(MSDG);并对所有格网单元利用四叉树进行编码。通过对格网单元的几何属性统计分析发现,该格网模型的几何属性与DQG模型相比,其单元面积变化更小、分布更加均匀稳定。     

基于EQG的WGS-84椭球面等面积格网剖分模型

针对目前等面积全球离散格网模型的不足,提出一种新的等面积椭球面四叉树格网剖分模型,并以WGS-84椭球体为空间基准,阐述该格网的剖分原理及节点坐标计算方法,并对不同层次格网的几何变形进行分析。结果表明:所得格网单元均匀,面积相等,且具有层次性、嵌套性、易于多分辨率的建模等特点。     

基于WGS-84椭球面的退化四叉树经纬线格网剖分

针对数字地球的发展和解决全球问题的需求,给出了一种基于WGS-84椭球面的全球离散格网剖分方法——退化四叉树经纬线格网;分析了格网剖分的特点,明确了格网单元行列定义和经纬度坐标;计算出不同剖分层次格网单元面积、边长的变化情况并与基于正球面的剖分进行了对比。结果表明该格网系统具有粒度相对均匀性、层次嵌套性、方向一致性、地理条带性和对称性、广泛数据兼容性等许多优良特征,对构建全球地理信息系统具有一定的实用价值。     

空间索引与多尺度表达的一体化模型研究

在分析各种常用索引的基础上,依据各自的适用范围,提出了对点对象建立格网索引,对线、面对象建立改进四叉树索引的组合优化策略。设计的改进四叉树索引避免了传统四叉树的重复索引,提高了数据访问的效率。     

非均匀适应性球体退化八叉树剖分地球圈层空间格网

适应性球体退化八叉树剖分算法解决了地球半径及球面维度的分辨率非均匀变化问题,但是该算法在单独细分的方向上仍是均匀的,无法解决在球面或者径向分辨率非均匀变化的问题。本文在适应性球体退化八叉树的基础上,提出了使用非均匀适应性球体退化八叉树剖分地球圈层空间格网的方法。并以地壳、地幔和地核的空间格网为例,阐述剖分理论、剖次计算公式和剖次计算过程。实验表明:该算法可有效地减少低分辨率数据处的空间格网冗余。     

孔径为4的全球六边形格网系统索引方法

从集合论的角度描述基于正八面体的、孔径为4的六边形格网系统,通过对偶、中心剖分两项基本操作建立不同层次六边形格网集合与三角形格网集合之间的递推、包含和层次关系。定义三轴整数格网坐标系描述三角面上六边形格网单元的位置,通过若干定理解决了格网索引的核心问题,如单元笛卡尔坐标的计算,邻近、孩子、父亲单元的判定。据此设计了单元索引算法并通过对比实验进行验证。实验结果表明,本文提出索引算法的平均执行效率约是同类算法的600倍,因而更适合计算机处理。     

退化四叉树格网的全球多分辨率DEM无缝表达

为了实现全球多分辨率地形快速、高效模拟与可视化表达,本文探讨了基于球面退化四叉树的全球多分辨率DEM无缝建模方法,主要内容包括：提出了一种基于球面退化四叉树的全球DEM分块建模方法;设计并实现了四叉树块内（相邻节点间相差任意剖分层次）、四叉树块间、四叉树与非四叉树块间的自适应无缝拼接算法;应用VC++语言和OpenGL工具,设计开发了相应的可视化实验系统,结果表明：该模型方法实现了全球多分辨率DEM的无缝表达,并在保证精度的同时有效简化了全球DEM格网的数目,简化效率为66.8%（剖分层次为12）。     

球面退化四叉树格网单元的邻近搜索算法

为了克服传统经纬度格网与全球四元三角网(quaternary triangular mesh,QTM)存在的不足,提出了一种球面退化四叉树格网(degenerate quadtree grid,DQG)的剖分方法及相应的格网编码方案,分析了不同位置格网的邻近特征,给出了一套详细的DQG单元邻近搜索算法,并进行了相关实验与对比分析.结果表明,该算法的搜索速度比传统QTM格网的Bartholdi搜索算法和分解搜索算法分别提高了约100倍和30倍.     

一种基于ROAM的全球地形实时可视化

为了实现全球地形数据的多分辨率显示,本文在QTM(四元三角格网)层次剖分的基础上,应用ROAM(real-time optimally adapting meshes)算法,实现了基于地球表面菱形块的地形实时绘制。实验中应用全球GTOPO30数据,直接将地球表面划分成球面菱形块进行绘制,避免了裂缝,实现了全球地形的连续显示,取得了较好的可视化效果。     

基于自适应四叉树的地形简化

针对当前地形三维可视化技术的研究现状,在吸取计算机图形学、虚拟现实、地理信息学、现代数学的先进理论和技术成果的基础上,根据地形表面平坦程度不同对原始地形模型预简化,对表面较平坦的区域不再分层,将原始地形模型的完全四叉树结构改变成自适应四叉树结构,从而生成自适应四叉树结构的地形模型,并采用VC^＋＋结合OpenGL加以实现。     

A fast quadtree‐based terrain crack locating method that accounts for adjacency relationships

The repair of terrain cracks is an important process in multi‐resolution three‐dimensional terrain visualization, and rapid and accurate pinpointing of cracks between terrain blocks is of the utmost importance for this process. The existing quadtree‐based crack locating methods are generally slow and inefficient, as they require the traversal of terrain quadtrees to locate terrain cracks. In this research, we propose a fast quadtree‐based terrain crack locating method that accounts for adjacency information. First, terrain quadtrees are constructed that contain information regarding adjacency relationships. Second, dynamic updating is performed for terrain quadtrees and their adjacency information. Finally, terrain cracks are located by using the adjacencies of the quadtree nodes. This proposed method was experimentally validated via the terrain data of a mountainous region in Sichuan Province. The experimental results indicate that the proposed method can be used to efficiently and accurately locate terrain cracks with a strong performance in practical applications.     

基于线性四叉树结构的Voronoi图反向膨胀生成方法

提出一种基于线性四叉树结构并顾及矢量与栅格计算性质的Voronoi图生成方法,其核心思想是利用线性四又树结构以减小空间剖分所产生的空间复杂度,改变膨胀模拟操作的计算方向以减小时间复杂度。讨论了基于数学形态学的反向膨胀计算模型及推理出基于该计算模型的几个优化计算性质。实验验证,这种方法能够有效地平衡时空复杂度,并且易于求取邻元,其时间复杂度小于均匀格网结构与常规四叉树结构。一般情况下,空间复杂度小于均匀格网结构。     

Overlapped rectangle image representation and its application to exact legendre moments computation

Linear quadtree is a popular image representation method due to its convenient imaging procedure. However, the excessive emphasis on the symmetry of segmentation, i.e. dividing repeatedly a square into four equal sub-squares, makes linear quadtree not an optimal representation. In this paper, a no-loss image representation, referred to as Overlapped Rectangle Image Representation (ORIR), is presented to support fast image operations such as Legendre moments computation. The ORIR doesn’t importune the symmetry of segmentation, and it is capable of representing, by using an identical rectangle, the information of the pixels which are not even adjacent to each other in the sense of 4-neighbor and 8-neighbor. Hence, compared with the linear quadtree, the ORIR significantly reduces the number of rectangles required to represent an image. Based on the ORIR, an algorithm for exact Legendre moments computation is presented. The theoretical analysis and the experimental results show that the ORIR-based algorithm for exact Legendre moments computation is faster than the conventional exact algorithms.     

重叠矩形图像表示及其上的精确Legendre矩计算(英文)

Linear quadtree is a popular image representation method due to its convenient imaging procedure. However, the excessive emphasis on the symmetry of segmentation, i.e. dividing repeatedly a square into four equal sub-squares, makes linear quadtree not an optimal representation. In this paper, a no-loss image representation, referred to as Overlapped Rectangle Image Representation （ORIR）, is presented to support fast image operations such as Legendre moments computation. The ORIR doesn＇t importune the symmetry of segmentation, and it is capable of representing, by using an identical rectangle, the information of the pixels which are not even adjacent to each other in the sense of 4-neighbor and 8-neighbor. Hence, compared with the linear quadtree, the ORIR significantly reduces the number of rectangles required to represent an image. Based on the ORIR, an algorithm for exact Legendre moments computation is presented. The theoretical analysis and the experimental results show that the ORIR-based algorithm for exact Legendre moments computation is faster than the conventional exact algorithms.     

2DRE四叉树—栅格结构的变换算法

本文提出并分析了2DRE四叉树到栅格结构的变换算法。这一算法可看作栅格—2DRE四叉树变换算法的逆变换,但不是它的“反演”,而是采用了较为简洁的求交集运算以及栅格—2DRE四叉树变换算法中的编码转换方法,使得这一算法的实现更加有效,且避免了在图像较大而内存较小的情况下可能发生的“溢出”等矛盾。     

一种视相关多分辨率模型及其在地形绘制中的应用

介绍了地形模型的多分辨率表示方法，提出了一种基于四叉树的多分辨率地形模型。在该模型中，采用了一种新的与视点相依赖的动态误差度量准则，对四叉树地形模型的拼接缝消除算法进行了改进，实验结果表明该模型能实现地形场景的实时游览，提高地形场景的绘制效率。