基于内容的虚拟地理场景检索与智能导航技术探讨

该文提出和探讨了基于内容的虚拟地理场景检索与智能导航研究框架。该框架包括三维地理数据获取与模型创建,三维地理对象的识别与定位,三维地理场景的内容分析、检索与认知,基于内容的虚拟地理数据层次式描述与分类索引,地理场景智能导航以及基于内容的自适应虚拟地理数据网络传输等方面的研究方法和内容,有助于建立一种符合人类认知特点的人地关系和人地交互模型。最后,总结和分析了该技术在虚拟地理环境(VGE)研究中的地位和作用。     

基于CityEngine规则的三维虚拟校园构建

三维虚拟校园是校园信息化重要组成部分。目前,国、内外基于GIS的三维虚拟校园构建方法都存在周期长、成本高、不可重用等缺点,本文提出了一种基于CityEngine规则的三维虚拟校园构建方法。具体步骤包括:(1)三维虚拟校园场景构建;(2)基于CityEngine平台,利用GIS矢量数据,通过建立CGA规则构建校园建筑物、道路和其他附属设施三维模型。基于CityEngine规则的三维虚拟校园构建,能充分利用现有GIS数据,快速和批量构建三维模型,提高三维虚拟校园的效率和节约建设成本。     

基于City Engine的大理海东新城虚拟山地城市构建

三维场景是展示城市规划效果的有效手段,在山地城镇三维场景构建中,容易出现道路、建筑、绿地等地物与地形匹配不好的情况。以大理海东新城为研究区,以谷歌影像、DEM和大理海东新城规划图为数据,基于City Engine平台和技术,对地形和地物数据进行提升和削平处理,设计了不同建筑、道路、绿地的三维建模规则,构建了相应的三维模型,制作了大理海东新城规划前后虚拟场景。结果表明:使用规则建模方法可快速构建三维场景,场景中地物与山地地形匹配较好,直观的展示了大理海东新城规划前后的城市景观变化。     

海量三维地形数据集的流式处理

该文提出基于网络实时交互的海量三维地形数据的流式处理方案。通过一个输出恒定的动态多分辨率简化算法,对三维地形数据进行裁剪简化,实现与总数据量和视点位置无关的恒定数据量输出;在算法输出的非均匀高程矩阵上,进一步采用三维地形数据流式编码解码算法,将高程矩阵进行离散余弦变换到频率域,并根据频谱分析结果引入累进式传输编码解码,结合服务质量控制,根据客户端和网络的性能状况进行自适应调节。实验表明,流式处理方案可以根据运行平台性能提供不同质量的场景复原,达到基于网络的实时交互性能。     

3DCM的几何与纹理数据一体化管理方法研究

建设三维城市模型(3DCM)首先需要建立场景所需的海量地形地物空间数据库,从而有效组织三维实体数据来满足大范围高精度场景实时绘制的要求.该文提出一种以三维空间实体为单位的基于关系数据库(RDBMS)的3DCM的几何与纹理数据一体化管理方法.采用Direct3D 9.O三维开发平台、C#编程语言实现了3DCM空间数据库模型管理系统.实验证明:该系统在效率、安全、网络多用户访问方面都优于传统基于文件的管理模式,满足了大范围3DCM海量模型数据管理与应用需求.     

三维虚拟城市自动化生成方法研究

从城市元胞自动机模型的角度研究三维虚拟城市的自动化生成方法.通过建立城市元胞自动机模型,模拟城市土地单元的演化过程,根据演化结果确定各土地单元的空间位置和相应的建筑物类型.研究利用Creator进行三维场景建模,利用OpenGVS场景管理技术随机生成建筑物,并将其布设在三维场景的相应位置上,生成三维虚拟城市,并就三维虚拟城市自动化生成系统的功能结构设计和数据结构、空间坐标转换等技术问题进行了探讨.     

城市虚拟现实研究初探

虚拟城市是 3维城市地理信息系统的前沿领域 ,该文对在微机上如何建立虚拟城市作了初步探讨 ,把建立虚拟城市的方法分为 3维真实场景建模、海量数据环境下的场景漫游以及确定任意时刻声音文件的调入时机三个部分。重点介绍了控制三维场景漫游、自适应层次细节模型、简单碰撞检测的实现方法 ,并提出了采用泰森模型调用声音文件的新思路。最后给出在VC 开发环境下用OpenGL建立虚拟城市的应用实例。     

基于对等网络结构的分布式大规模地形实时漫游研究

虚拟地形环境在游戏、仿真、虚拟现实等领域有广泛的应用,在网络环境下如何进行海量地形数据的三维表达与传输是目前研究的重点。基于对等思想提出一种适合大规模地形漫游的分布式网络结构,充分发挥客户机的作用,从而有效地减少服务器负载,采用多点下载数据,提高地形数据的传输速度。同时研究该网络结构下多点下载模型、数据预处理、数据流程和视点相关的LOD简化算法,实现网络环境下大规模地形实时漫游。实验结果表明,在分布式网络环境下,该文中提出的方案可实现大规模地形实时漫游。     

一种快速地形纹理生成和虚拟漫游方法

复杂场景的大范围、高分辨率纹理的快速漫游是虚拟现实、GIS、仿真等领域的关键技术与难点。DEM是对地形地貌的数字描述和模拟,利用DEM数据生成可视化地形,可以更好的描述特定区域的地形特征,通过对特定区域中模型的纹理生成和映射,配合光照、大气等区域内自然场景的建模技术,可生成较为逼真的真实场景。基于OpenGL编程进行DEM地形可视化是实现地形实时漫游的方法之一,利用层次细节模型降低场景复杂度以提高漫游帧速率是该类系统中的常用方法,由于场景复杂度问题,不同的系统在具体算法实现中采用的方法也不尽相同。本文以一个虚拟校园为例,针对DEM数据转换和LOD模型面临的问题,给出了特定场景的LOD模型数据处理思想和纹理快速纹理生成、匹配、映射算法。同时给出虚拟实时漫游中第一人称漫游和飞行漫游的一般方法,讨论了在Windows环境下使用OpenGL进行虚拟漫游的基本步骤。提出了一种新的根据场景特点快速生成和映射纹理途径。结果表明,该方法在保证真实感条件情况下达到了满意的实时漫游效果。     

城市虚拟现实研究初探

虚拟城市是3维城市地理信息系统的前沿领域。该文对在微机上如何建立虚拟城市作了初步探讨，把建立虚拟城市的方法分为3维真实场景建模，海量数据环境下的场景漫游以及确定任意时刻声音文件的调入时机三个部分，重点介绍了控制三维场景漫游，自适应层次细节模型，简单碰撞检测的实现方法，并提出了采用泰森模型调用声音文件的新思路，最后给出在VC 开发环境下用OpenGL建立虚拟城市的应用实例。     

基于MapXtreme的水资源管理信息系统研究与开发——以北江流域为例

北江流域是广东省重要的水域之一,随着GIS和网络技术的发展,传统的水资源管理手段和技术正面临着各种挑战.针对当前北江流域的管理现状,在系统分析、设计和开发的实践基础上,从各种技术的实现上多方面探讨地理信息系统、网络技术在水资源管理中的结合与应用问题,为应用系统从传统的单机或Intranet向Internet的跨越积累了经验,同时为水资源管理向可持续发展提供了一套较好方案.     

Landscape Mapping Using GIS and Google Earth Data

The process of laboratory compilation of the natural landscape chorological map of one of the uluses (administrative districts) of the Sakha (Yakutia) Republic is presented at a scale of 1:2 500 000. The GIS tools were used to reference thematic cartographic documents to the topographic base of the ulus containing contour lines, elevations and the main river network. The final river network is drawn on the basis of other data sources. A significant role in the subsequent map compilation stages was played by data from the Google Earth website: 2D and 3D images were used to identify floodplains. Units of glacial landforms of foothill areas and the main types of geological and geomorphological units of the ulus were determined using both published data sources and the Google Earth imagery. The map of natural vegetation has been compiled having regard to the humidity conditions and the vertical zonation of the climate and soils. The digital map layers in GIS were gradually combined into the synthetic natural landscape map of the ulus, and the identified natural landscape units were also incorporated into the regional classification of the landscapes of Siberia. It is established that the hierarchical system of natural landscapes of the ulus differentiates three levels of classification: high (the landscapes are differentiated with respect to their geographical location into the landscapes of lowlands and high mountains), intermediate (the differentiation of the landscapes with respect to the genesis and topography dissection in a relevant climatic zone) and low (the natural landscapes are determined by a combination of vegetation covering the type of soil that developed on a given geological substrate).     

三维景观GIS几何建模方法——以无锡唐城为例

本文实现了以 4D测绘数据 (DEM、DOM、DLG、DRG)为基本数据源的无锡唐城古建筑三维数字景观GIS。同时 ,在三维GIS传统三维空间数据模型的基础上 ,提出面向对象的三维建模点对象的划分不同与二维GIS中的点对象 ;针对基于面状的三维GIS,提出有向曲线构建面状复杂单体的几何建模方法是较为简捷的途径。     

空间数据挖掘技术研究进展

空间数据具有海量、非线性、多尺度、高维和模糊性等复杂性特点,空间数据挖掘技术是对空间数据中非显性的知识、空间关系等模式的自动提取。该文从空间数据挖掘的知识类型、方法、体系结构、过程以及与GIS系统集成等方面对其进行综述。重点阐述空间特征及区分规则、空间分类及聚类规则、空间分布及关联规则、空间序列及演化规则等知识类型以及统计分析、机器学习、探索性数据分析、可视化分析等数据挖掘方法。通过对空间数据挖掘理论、应用和系统实现等方面研究方向、存在问题的分析,指出集数据库、知识库、专家系统、决策支持系统、可视化工具、网络等技术于一体的空间数据挖掘系统是其主要发展方向。     

基于紧密型二三维结合的GIS构架与系统实现

在三维系统中实时渲染二维图层是实现紧密型二三维结合GIS的关键.该文在二三维结合实现三维GIS的基础上,提出了基于LOD(Level of Detail)的二维图层与三维地形叠加的渲染构架和紧密型二三维结合GIS的初步系统构架,并利用ArcGIS Engine 开发包与World Wind开源软件实现了该原型系统.系统运行结果表明,该构架完全能够满足紧密型二三维结合GIS对渲染效果和效率的要求,成功解决了紧密型二三维结合系统的关键问题.     

长江三角洲地区海面-地面系统模型构建与试验

本文从海面-地面系统研究的视角出发,介绍了由滑动底界计算、分段沉积速率计算、古地面高程计算和模拟结果验证等四个基本模块构成的海面—地面系统模型的基本构架,阐明了该模型的数据分类系统、基本功能目标及其实现的技术系统。初步建成的该系统模型,可以通过对海面变化、沉积作用、地壳运动等多种控制参数的调控,自动生成相应控制条件下任意指定时刻或时间段的二维、三维古地形图等多种形式的图件,因而可以用以对三角洲平原古地貌和海陆关系演变历史进行动态演示,并且为专业人员开展三角洲古环境反演研究和虚拟实验提供一种新的平台。根据长江三角洲地区的实际资料,运用该模型对最近一万年以来的海面—地面变化过程进行了初步的模拟试验,从模型输出的分层设色古地形图和三维彩色地貌晕渲图来看,效果良好。     

北京市电子地图集的设计与技术实现

在电子地图设计的研究中,“用户界面设计”、“三维景观表达”、“多媒体的使用”、“动态注记”、“图形冲突”和“屏幕地图的交互功能”等都是至关重要的问题。然而在电子地图日益普及的今天,对这些问题的认识还需进一步的研究。本文结合《北京市电子地图集》的创作实践,详细讨论了电子图集的功能设计和界面设计,对以上问题提出了切实可行的的解决方案,并给出了较为理想的试验结果     

动态GIS数据对象模型探讨

动态地理信息系统(Spatial-Temporal Geographical Information System)是GIS的必然发展趋势,是实现动态数字地球的关键技术。静态3D GIS的技术已经成熟,而将时间维加上后形成4D的TGIS还处于数据模型研究阶段,主要原因是超海量数据的存取和查询问题仍然没有完全解决。在对已存在的数据模型进行探讨并在此基础上进行深度综合研究,提出了新的观点:结合快照模型的简单易行性和面向对象模型的方便灵活性,同时避开快照模型的不一致性和冗余性,以及面向对象的复杂性,形成复合的基于快照方式的面向对象模型。它将是一种实用的TGIS数据模型,在对时间属性的处理方面采用独到的方法:首先按照时间片进行分层,建立一个基数据,然后通过快照方式产生缓冲数据,经过比较形成一个以对象变化为主的带有时间戳的新数据层,最后再通过其变化函数将离散的时间层连接起来,形成一个有机连续的数据库。这样,在数据存储方面,节省了很多空间;在查询分析方面,使以对象变化分层的数据算法更容易实现,同时可以实现对象的历史回放功能。此理论方法有效地对TGIS难点进行大胆探讨并通过自动元胞机理论(CA)予以证明。     

空间数据访问控制研究

空间数据安全,尤其是访问控制在GIS应用(特别是网络应用)中已经成为不可或缺的功能部件。该文主要讨论设计和实现空间数据访问控制功能所涉及的基本问题,包括空间数据访问控制分类、空间数据访问控制的要求、空间数据访问控制模型、授权规则的存储结构和管理方式、授权规则与访问请求的匹配决策算法以及空间数据访问控制的实现策略等。提出一种空间数据访问控制的参考框架,定义了各组件的功能,并解释访问控制功能的实现流程。     

地球空间数据集成研究概况

数字地球空间数据的集成研究及应用始于本世纪 60年代 ,地理信息系统的出现及应用、多元数据的使用推动了地球空间数据集成研究及其应用。本文首先对地球空间数据概念进行描述 ,然后对地球空间数据集成研究状况及存在的问题进行了详细的分析。结合数据集成需求及存在的问题 ,论文分析了数据集成的发展方向。