三维空间中任意多边形的绘制

空间分析是地理信息系统中必不可少的一部分，随着计算机硬件、三维仿真技术的成熟，用户希望将空间分析及其结果在更加直观的三维空间中进行表达。而分析区域或分析结果大部分是以多边形的形式进行表达，因此，需要研究三维空间中任意多边形的绘制方法。本文分析了三维空间中传统多边形绘制方法的局限性，提出了基于三角剖分的任意多边形绘制方法，并进行了算法实现。     

一种有效的复杂多边形裁剪算法

提出了一种基于扫描线思想和梯形分割技术的多边形裁剪算法,其主要步骤包括:计算主多边形(集)与窗口多边形(集)的交点,提取所有交点和多边形边界结点的纵坐标(y)并进行排序;以排序后的y作水平扫描线,分别对主多边形和窗口多边形进行梯形分割,获得两组梯形集合;对这两组梯形集合逐行执行梯形单元"交"运算,最后对结果交集进行边界追踪建立裁剪多边形。实验结果表明,该算法具有较好的计算效率,是一种比较实用的多边形裁剪算法。     

RaPC:一种基于栅格化思想的多边形裁剪算法及其误差分析

传统的基于矢量计算的多边形裁剪算法的时间复杂度介于O(Nlog N)~O(N2)之间,且计算过程与特定的复杂数据结构耦合紧密,难以进行底层优化和细粒度并行化。在满足一定误差要求的前提下,采用栅格化处理思想可以实现多边形快速裁剪。本文在已有多边形裁剪算法特征的基础上,提出了一种基于栅格化处理思想的多边形裁剪算法——RaPC算法,并对其误差进行了分析和讨论。试验结果显示,RaPC算法的计算效率随网格单元增大呈幂函数规律降低;当网格大小恒定时,RaPC算法效率随多边形顶点数量呈线性增长,计算时间复杂度为O(N);在处理小数据集时Vatti算法表现出了较高效率,但是在处理包含大量顶点的多边形叠加时,RaPC算法更为高效;RaPC算法的面积误差与网格大小直接相关,提高网格空间分辨率可以有效地降低面积误差。RaPC算法在处理包含大量顶点的多边形叠加分析时比Vatti算法更为高效。     

基于GPU的任意多边形相交面积计算方法

一直以来,任意多边形相交面积的高效计算都是地理信息系统中空间分析算法研究的重点。文中提出了一种基于GPU的栅格化多边形相交面积算法GPURAS,在此基础上,分别采用蒙特卡罗方法和遮挡查询技术进一步提出GPURASMC算法和GPURASQ算法,并证明了上述算法的正确性。实验对简单多边形、任意复杂多边形及大数据量多边形进行了测试对比,结果表明:GPURAS算法精度高,通用性较好但效率受CPU与GPU通信延迟的影响;GPURASMC算法效率较高但牺牲了部分精度;GPURASQ算法精度高、效率高但局限于特定运行环境。与基于CPU的传统算法相比,文中所提3种算法效率更高,在处理包含大量顶点的多边形时,效率提升尤为明显。     

大范围复杂三维场景并行绘制实时帧同步技术

针对复杂三维模型在实时绘制过程中的帧同步策略,该文提出改进。基于Windows集群开发了一种sort-first数据分布式体系结构的并行图形绘制系统;基于缓存交换技术提出一种多路并行的帧同步算法来提高集群的通信效率。在Windows集群系统上进行了验证实验,结果表明:(1)该算法较大程度地提高了集群的帧同步性能并缩短了同步重建时间;(2)集群并行系统有效地完成了大范围复杂三维GIS场景的流畅绘制显示。     

基于查找表的激光雷达图像快速绘制算法

传统雷达图像的绘制一般采用直接的实时坐标变换算法，这种算法效率较低，而且无法从根本上解决雷达图像的死地址和显示盲区现象根据激光雷达特点以及图像绘制需求，设计并实现了一种基于查找表的激光雷达图像快速算法，能大大提高激光雷达图像的绘制速度，并能够较好地解决图像的死地址和显示盲区现象.     

复杂多边形中轴构建方法!

多边形中轴是指与多边形不同边(或边的延长线)上的两个或两个以上点等距离的点轨迹。多边形中轴的图形结构表明,在多边形凸顶点处存在中轴线,而在凹顶点处不存在中轴线(中轴线在多边形外)。采用左右点法实现对多边形顶点凹凸性的判断,进而定义和标注多边形不同边界线段。借助ArcGIS软件,提出了构建任意复杂多边形中轴的两种逼近方法:一种是基于Voronoi图的矢量方法;另一种是基于欧氏距离区域分配的栅格方法。实验表明这两种方法都是有效的、可行的。     

基于模板阴影体算法的矢量数据在三维场景中的绘制

提出一种基于模板阴影体算法的矢量数据绘制方法，实现矢量数据在三维场景中的高质量实时叠加显示。南于该方法基于屏幕空间，所以具有像素级的精度，不会出现传统的基于纹理方法所产生的绘制走样现象；而且不受地形几何数据的约束，其执行效率与地形数据的复杂度无关，仅取决于矢量数据本身的复杂度。详细论述基于模板阴影体算法矢量数据绘制的关键技术，并通过试验验证该方法的有效性。     

煤矿地质成图中多边形快速生成算法

针对煤矿地质成图中左转算法生成多边形在复杂的二维图形条件下应用效率低的问题,该文提出了一种新的基于左转算法的多边形快速选取及自动生成算法,实现了2D图形环境中多边形的快速选取及自动生成。通过在进行多边形选取时的起始点,起始方向的选择和对悬挂点、线进行处理,解决了复杂图形下多边形选取及自动生成过程中存在的重复生成、效率低下和搜索回退问题。基于GeoMS3D实现该算法,实验结果表明:该算法逻辑简单、结构清晰,在实际的应用中表现出了较高的运算效率。     

一种任意简单多边形求差算法

提出一种基于线段操作的简单多边形求差算法。该算法的主要过程为:应用基于单调链的扫描线求交算法,求取交点,该过程减少了求交过程中的比较次数,从而提高了求交效率。基于线段操作的结果多边形连接算法,该过程利用基础的计算几何理论,寻找构成结果多边形的边,得到两个多边形的差。实验表明该算法思路简单,数据结构简单,易于编程实现,对于简单多边形求差问题具有普适性。     

几种特殊多边形的点符填充

多边形点符自动填充是数字地图制图、电子地图制作和 GIS中不可缺少的功能。文中总结了多边形点符填充过程中几种特殊情况的自动判别与处理 ,在此基础上提出了改进的自动点符填充的方法和步骤     

基于约束点的无拓扑多边形数据压缩算法

分析了常规压缩算法(如Douglas-Peucker算法)压缩无拓扑多边形数据会产生公共边界不一致现象,认为出现此现象的原因是多边形公共边界的压缩起始点选择不一致,进而提出了一种新的基于约束点的无拓扑多边形数据压缩算法。算法原理包括:首先将多边形公共边界的两个端点作为约束点处理,使得多边形从约束点处逻辑上分成几段;然后利用常规压缩算法进行分段压缩,使每一多边形公共边界的压缩初始点一致,从而保证了无拓扑多边形数据的一致性压缩;最后大量试验验证了此算法的有效性。     

基于全球离散网格框架的局部网格划分

从全球离散网格系统的应用需求出发,分析全球框架下建立局部网格的重要性,在此基础上提出全球离散网格系统下同构化的局部网格生成的基本思路,详细分析局部网格的复杂球面边界问题,从点与球面三角形的位置关系入手,讨论点与任意球面多边形的相对位置关系,研究基于球面任意多边形的边缘简化算法、判断点与球面任意多边形相互关系的算法、考虑跨面问题的网格区域裁减以及网格数据的层次生成算法.通过实验证明这些方法的效率和准确性.

Abstract：

Firstly, the paper analyzed the essentiality of generating partial grids based on the application and requirement of discrete global grid systems. And then, we brought forward the fundermental thought of generating partial grid which is under the discrete global grid frame, and discussed the detailed edge problems of partial highprecision grid. Started with the ubiety between a point and a spherical triangle, we discussed the ubiety between a point and a spherical random polygon, and then edge simplifying algorithm of spherical random polygon are studied, as well as co-relationship between points and spherical random polygon, grid district clipping based on spanning the developed surface and grid data hierarchical creating algorithm. In the end we prove exactness and efficiency of the algorithm through the experiments.     

伪形心多边形形心距离计算方法

针对多边形形心距离计算过程中存在的形心位于多边形外的问题,该文提出伪形心的概念,通过三角剖分的方式,计算多边形边界到多边形形心距离最小的点,将形心合理地平移到边界上,进而计算多边形形心距离。针对伪形心存在于邻接边的特殊情况,又提出将形心平移到多边形主骨架线上的改进算法。该文提出的算法简单,易于实现,适用性强,进一步扩展了多边形形心距离计算的思路。     

MapGIS到ArcSDE的数据转换方法与实践

 针对省市级地理信息系统开发中普遍存在的数据转换和管理问题，提出从MapGIS到ArcSDE的数据转换方法，通过比较MapGIS与ArcSDE存储结构的异同点，提出点状地物、面状地物转换过程中采用信息筛选的方式进行转换，并论述了分幅数据入库后的数据整合流程和建立地图符号对照表实现符号转化的方法，采用COM 技术编程加以实现,其成果能够满足省市级地理信息系统开发的要求。     

应用湖泊中心点作为控制点实现大区域遥感影像的配准

在进行北美阿拉斯加地区多期影像湖泊变化分析过程中,由于该区域长期被冰雪及湖泊覆盖,几乎没有较明显的地面标志点可作为影像配准控制点,给影像的配准工作带来困难。在分析长时相区域湖泊形状变化的基础上,认为湖泊中最稳定的点为湖泊的中心点,该点位置随湖泊面积的变化不大,可以作为影像配准的控制点。与多边形质心相比,多边形的最大内圆圆心始终位于多边形的内部,且以该点为圆心的内圆半径最大(对应的内圆即为最大内圆),其计算方法可以应用矢量多边形的Voronoi图来求得。本文在分析简单多边形Voronoi图性质及其计算方法的基础上,提出了一种面向复杂多边形的最大内圆圆心点查找方法,给出了其算法实现流程与算法的复杂度分析。通过北美阿拉斯加地区湖泊最大内圆圆心查找的测试实例,表明本文提出的方法能够较好地计算出各种复杂矢量多边形的最大内圆圆心点,并达到较高的计算效率,且以多边形最大内圆圆心点作为配准点实现的影像间配准效果也较好。     

基于反向射线与顶点退化判断点在多边形内外的算法及应用

利用射线法判断点在多边形内外的方法简单易用,但是对于交点中含有顶点的情况,使用这种方法将产生奇异性,大大降低判断的准确性。鉴于这种情况,通过对已有的判断点在多边形内外算法的分析与研究,提出了基于反向射线和顶点退化处理相结合判断点在多边形内外的算法,并给出了具体的程序设计以及将该算法推广到了复杂多边形的情况。同时,将该算法应用于某市基础地理信息系统数据预编辑中,结果表明,判断准确率大大提高。     

一种地类图斑符号配置算法

地图符号配置是地图可视化的重要组成部分,传统的土地利用现状图制图中,地类图斑的符号化通过填充法或填绘法实现,但是这些方法不能解决符号的空间冲突问题。本文从地图认识的角度出发,归纳地类图斑的符号化规则,提出了一种地类符号配置算法,并利用C#语言、Arc Engine开发接口实现了该算法。实验结果表明,算法较好解决了地类符号与其他地物要素压盖问题。     

用栅格填充法建立多边形文件

栅格填充法建立多边形文件,是基于栅格象元“蔓延”算法,从“内点”出发自动搜索多边形轮廓边的地理数据处理方法。该法能适应任意复杂(具有“飞地”或“空洞”等情况)的多边形。该软件已成功地应用于作者研制的关系型地理数据库软件系统(RGDBS)。本文简述了该法的基本原理和有关算法。     

基于ArcGIS Engine钻孔综合柱状图的实现

论述了基于ArcGIS Engine组件实现钻孔综合柱状图的自动生成和图形整饰的技术方法。图件包括文档及点、线、面三类要素,内容有表头、钻孔信息、伽玛曲线、地质描述、地层符号等。本文从图件自动创建过程中涉及的创建矢量文件、图形渲染、标注、MXD文档编辑等方面介绍了相应功能设计思路及实现过程。