基于球面四元三角网剖分的层次空间关系推理

主要讨论了基于四元三角网（Quaternary Triangular Mesh,简称QTM）球面层次格网剖分的基础上，通过单元递归细化来确定2个球面实体的空间关系。传统确定空间关系的方法是通过二元经典剖分元－实体的内部（xi)和外部（xe)，通过对QTM球面层次特征的分析，增加了第3个剖分元－不定剖分元（xm)，利用三值逻辑－true(T)，false(F）,和maybe(M)快速准确地确定2球面实体的拓扑关系。其基本原理是：在球面四元三角网的根水平带有不确定空间关系开始，一层一层地递归细化，来排除不可能结果。当细化的信息满足一定的查询要求，递归分解过程就停止。特别在细化过程中，提出并应用了“继承推理”方法来提高系统效率。     

利用球体剖分瓦块构建真三维数字地球平台

全球离散网格是面向空间大数据的模型框架,常用于构建数字地球平台。基于球体的剖分瓦块不仅可以构建真三维的数字地球模型,而且可以实现天地一体化的空间数据集成、融合、表达和应用。本文详细论述了球体大圆弧QTM八叉树网格的剖分原理、网格几何特征分析和编解码方法等理论体系,并利用剖分瓦块实现了球体的任意分割以及地下、地表和空中实体的可视化建模。研究表明,球体QTM网格具有剖分规则简单、体系规整、几何特征明晰,适用性强等特点,尤其是可以推广到椭球。因而,该方案可用于天地一体化的空间数据的组织、管理与应用。     

球面四元三角网的复杂拓扑关系计算

针对已有球面四元三角网拓扑关系计算方法不能处理带空洞复杂目标的情况,提出了基于公共三角格网来计算球面四元三角网复杂拓扑关系,该方法能准确判断出带空洞复杂目标的拓扑关系,为全球空间分析和应用提供了新的思路。     

基于QTM的海平面上升分析与模拟

针对海平面上升影响范围分析与模拟这一国际前沿问题,通过研究基于球面四元三角网(QTM)的关键技术问题,包括复杂拓扑关系计算、LOD剖分、球面水淹分析、基于QTM的多分辨率的DEM数据组织方法和分析精度的相关性评定等,以.Net和Direct3D为开发工具,设计开发了基于QTM的海平面上升影响范围评估模型。该研究结果可为全球海平面上升影响的防灾减灾决策提供有效支撑,并推动了球面数据模型和球面格网拓扑分析的理论成果在全球变化预测相关领域的应用进展。     

基于QTM的线状图形自动化简算法探讨

全球网格是由形成地球表面剖分的一系列区域所组成,八面体四分三角网(QTM)是其中一种具有层次性的网格。本文依据数据点在规则网格中的分布规律,提出了一种在QTM数据结构支持下的线状图形化简算法。该算法以经过每级QTM网格的数据点的平均值为标准,能自动地对比较平缓的线段进行较粗选点,而对相对复杂的线段进行较密选点。本文以及Dutton算法都能克服DouglasPeucker算法中难以客观和合理确定阈值的困难,但是本算法比Dutton算法简单,且具有更高的化简率,能更好地保留了线状图形的弯曲特征。     

球面四元三角网的基本拓扑关系描述和计算

球面四元三角网具有多分辨率和层次组织的特性,已成为目前研究球面问题的有效方法之一。本文在此基础上,利用引入集合多算子和对称差的欧拉数,给出描述和计算球面栅格拓扑关系的四元组模型。该模型利用两空间目标间的交(∩)、差(\)、被差(/)和对称差(Δ)的内容是否为空来初步区分相离/相接、交叉、相等、包含/覆盖、被包含/被覆盖这五对拓扑关系。然后通过引入对称差的欧拉数来进一步区分传统模型难以区分的相离/相接、包含/覆盖和被包含/被覆盖这三对拓扑关系。     

基于O-QTM的球面VORONOI图的生成算法

提出了基于“Q－QTM”（Octahedral Quaternary Triangular Mesh）剖分的球面Voronoi图的格网生成算法；首先介绍了球面的QTM格网划发和编码方法，并根据地址码进行邻近球面三角形的探索；然后，参照数学形态学原理，重新定义了球面三角网的膨胀操作和膨胀算子，利用球面实体的递归膨胀来生成球面Voronoi图。应用VC^ 语言在OpenGL3维平台上开发了相应的实验程序，实验结果表明：利用此算法可生成球面上任意实体的Voronoi图，且生成点、弧和曲面Voronoi图的时间复杂度是一样的；而其误差受球面距离的影响较小，主要与球面实体的位置有关。最后给出了本文研究的结论及进一步的工作。     

服务于地图图形冲突检测的QTM数据结构研究

空间冲突检测是制图综合领域研究的难点问题之一。本文在分析了正八面体QTM(Quaternary Triangu-larM esh)数据模型的特点基础上,提出了基于QTM进行图形冲突检测的三级策略,并据此设计了一种有效的服务于图形冲突检测的QTM数据结构。     

经纬度坐标与QTM编码的三向互化算法及其精度评价标准

在总结现有的经纬度和QTM编码转换算法的基础上，提出了基于辅助地心坐标系的经纬度坐标与QTM编码的三向互化算法，算法以三向地理格网坐标系为出发点，从三个方向递归逼近QTM地址码。同时，提出了QTM编码精度的评价标准转化误码率。实验证明，三向互化算法在保证速度和绝对精度的情况下，等积转换误码率为0。     

全球空间数据剖分模型分析

随着数字地球发展,全球空间信息多尺度表达和管理使得传统平面格网系统的局限性越来越明显,建立全球数据多尺度剖分模型已成为国内外学者关注的热点。该文介绍并分析全球剖分系统,根据剖分单元的形状和最终投影曲面的性质对球面剖分系统进行分类。总结出球面剖分系统具有连续性、稳定性、层次性和近似均匀性等优点,既有效避免了传统平面格网表达全球数据时存在的数据冗余问题,又克服了不规则球面剖分系统无法进行层次关联的缺陷,在管理全球、多层次和海量的空间数据时具有优势。