土地资源基础数据可视化表达技术研究

介绍了土地基础数据的核心内容及其关联关系,分析了土地基础数据的多维(结构维、时间维、空间维)特征。在对可视化技术分类方法进行阐述的基础上,通过综合研究、试验验证,形成了适用于土地基础数据的可视化表达方法的过程,为更好地发挥土地基础数据在国土资源管理乃至经济、社会发展过程中的作用提供技术支撑。     

基于VB和OpenGL的工业测量数据可视化技术研究

在工业测量领域中,由于测量对象千差万别,离散的测量数据很难进行描述和分析,而可视化技术能有效地克服这一缺点。本文研究了在VB平台上进行OpenGL图形开发的方法,实现了DXF文件的读取与显示、多种3维模型的绘制以及交互操作功能,为工业测量数据实现3维可视化分析提供了一个方便、快捷、高效的途径。     

基于钻井数据的地质体3维可视化研究

地质体3维可视化是地质工程中急需解决的一个热点问题,利用可视化的结果,可以将地质体的结构特征直观形象地展现在用户面前,使之可以非常直观地、清楚地对地质体进行各种观察和分析。笔者在综合考虑各种建模方法的基础之上,结合本文的建模数据——钻井数据的特点,采用广义三棱柱（Generalizedtri-prism,简称GTP）作为建模的体元对地质体进行3维建模,并对传统的基于钻井数据的3维地质建模的方法做了一些改进,使GTP可以自动地、快速地剖分成四面体,以此来解决由于GTP的侧而不是平面所带来的问题。最后,利用VTK（VisuaIizationToolkit,简称VTK）可视化技术,开发了一个3维地质可视化系统,并利用该系统对本文建模方法的实际建模效果进行了展示和验证。     

Surfer在地球重力场数据可视化中的应用

介绍了应用Surfer实现地球重力场数据可视化的方法和步骤,结合重力场数据格式特点,编制了简单的格式转换程序,直接操作Surfer绘制重力场数据二维、三维信息图,实现了地球重力场数据的快速可视化。     

WRF模式气象数据在遥感反演PM_(2.5)中的应用研究

利用MODIS气溶胶光学厚度产品AOD,结合地面台站气象观测数据和WRF模式气象模拟数据,对徐州环境监测国控级别站点的近地面PM_(2.5)质量浓度进行反演。根据不同气象要素在反演过程中的相关程度,对气象观测数据和WRF模拟数据在遥感反演中的效果进行分析评估。结果表明,气象观测值和WRF模拟气象数据均能有效应用于PM_(2.5)的遥感反演,在气象观测数据时空覆盖度较低的情况下,能够使用WRF模拟数据进行有效替代,为不同来源的气象数据对PM_(2.5)反演应用研究提供依据和参考。     

基于三维GIS的海洋标量场数据动态可视化

针对海洋标量场数据的多维、多格式、动态性等特点,设计了基于NetCDF的海洋标量数据通用数据模型,详细阐述了模型的存储格式及其特点。基于三维GIS场景,构建了标量场多维动态渲染模型,探讨了基于几何对象的海洋标量场数据多维可视化方法,实现了海洋标量数据的直观、多维、动态可视化表达。技术试验表明,该方法高效、可行,可为其它海洋环境要素数据的可视化与分析提供技术借鉴。     

基于轮廓线的管网数据的3维可视化研究

针对管网探测数据,提出基于轮廓线的管网数据可视化的方法.介绍基于轮廓线的3维形体重构原理,系统论述管网3维可视化的基本方法.最后,将该方法运用于多个管网信息系统的建设.     

面向虚拟地球的多尺度矢量数据可视化方法

为了实现网络环境下虚拟地球的多尺度矢量、影像和地形数据的集成可视化,便于矢量空间数据的查询分析,本文根据几何绘制的方法,将二维矢量数据、多尺度地形和全球等经纬度离散网格集成,提出了面向虚拟地球的多尺度矢量数据结构和多尺度矢量数据分块构建与组织方法;在此基础上,针对虚拟地球中矢量数据高效可视化的要求,提出了面向可视化的Douglas-Peucker矢量数据压缩算法。最后,基于网络三维虚拟地球平台GeoGlobe开发了实验系统,实现了面向虚拟地球的多尺度矢量数据的构建、组织以及可视化。     

数字地球环境下矢量数据可视化方法研究与应用

二维矢量数据在数字地球环境下的可视化一直是数字地球研究的重点,当前的方法可以分为基于几何与基于纹理的可视化方法,两种可视化方法各有优点,但在不同的应用环境下各有不足。本文通过对基于纹理的可视化方法进行改进,提出了带样式矢量动态纹理可视化方法,有效解决了基于纹理可视化方法中与矢量属性脱离,以及大数据量矢量栅格化时内存泄露的问题;另外,提出了球面矢量数据点选交互技术,利用基于几何的可视化方法具有交互性的特点来拓展其应用。     

基于NetCDF数据模型的海洋环境数据三维可视化研究

针对海洋环境数据多维、多格式及动态性等特点,本文在全面分析NetCDF数据模型的原理、数据组织及其调度方法的基础上,基于大范围三维虚拟场景,设计了符合NetCDF标准典型海洋环境要素的三维动态渲染模型,实现了海洋环境要素数据的三维动态可视化表达与分析。实验表明,本文方法为复杂海洋现象的表达、变化规律分析以及趋势预测等研究提供强有力的可视化辅助工具。     

FY-2C云分类资料估算日照百分率

日照百分率是地球辐射研究、太阳能资源评估等工作中使用的一个重要指标量。为探讨FY-2C静止气象卫星资料估算日照百分率的可能性,以江西省为例,采用了FY-2C静止气象卫星2007年整年白天逐小时云检测资料和同期江西省87个国家气象站逐小时日照时数资料,建立了北京时间8:00-17:00逐时多元线性回归和权重系数两种估算模型,估算得到了覆盖江西省范围的5 km空间分辨率的逐时日照百分率格点资料。另外,用反距离加权(IDW)和克里金法(Kriging)模型对全省8:00-17:00逐时的日照百分率进行5 km分辨率空间插值,以进行多种方法对比分析。将各模型的估算结果与未参与模型构建的17站实测资料进行对比分析后发现,基于FY-2C云检测资料的两种估算模型的平均绝对误差(MAE)和相对误差均比IDW和Kriging的小50%以上,且其均方根误差(RMSIE)均明显小于后两者,误差离散性亦更小。基于FY-2C云检测资料的日照百分率的两个估算模型中多元回归模型的平均绝对误差(MAE)为3.40%,平均相对误差为8.62%,略小于权重系数模型的3.47%和8.75%,两者的均方根误差(RMSIE)则相差无几,误差空间分布也较为一致;各时次两种模型的估算值多大于实测值,仅17:00的估算结果小于实测值,8:00和17:00的MAE、RMSIE、相对误差均明显大于其他时次。对试验结果进行综合分析得出结论:基于FY-2C云检测资料的两种日照百分率估算模型均明显优于传统的IDW和Kriging方法;就2007年资料而言,多元回归模型优于权重系数模型。     

顾及气象数据的中国区域对流层延迟RBF神经网络优化模型

本文基于单层气象数据(ERA5单层数据、实测气象参数)和多层气象数据(ERA5气压层数据、COSMIC掩星数据),分别采取模型法和积分法获取了我国236个陆态网GNSS测站的ZTD值,即ERA5S_ZTD、MET_ZTD、ERA5P_ZTD、RO_ZTD。以GNSS_ZTD为参考,按月评估了上述4种ZTD估计值的精度,结果表明:4种ZTD估计值的月平均RMSE依次为42.8、53.6、16.1和62.3 mm,其中基于积分法估计的ERA5P_ZTD精度最高,采用模型法计算的ERA5S_ZTD和MET_ZTD次之,而利用积分法获取的RO_ZTD值精度较低。为进一步提升利用气象数据估计ZTD值的精度,本文提出了基于RBF神经网络的对流层延迟改进模型。计算结果表明:改进模型获得的4种ZTD值与GNSS_ZTD之间的月RMSE平均值分别为23.5、32.1、14.2和40.8 mm,精度较原有ZTD估计值提升43.4%,36.3%,10.0%和34.4%。整体而言,改进模型估计ZTD值精度提升效果明显,且提升率与测站分布的密集程度有关。     

Web‐based real‐time visualization of large‐scale weather radar data using 3D tiles

Weather radar data play an important role in meteorological analysis and forecasting. In particular, web‐based real‐time 3D visualization will enable and enhance various meteorological applications by avoiding the dissemination of a large amount of data over the internet. Despite that, most existing studies are either limited to 2D or small‐scale data analytics due to methodological limitations. This article proposes a new framework to enable web‐based real‐time 3D visualization of large‐scale weather radar data using 3D tiles and WebGIS technology. The 3D tiles technology is an open specification for online streaming massive heterogeneous 3D geospatial datasets, which is designed to improve rendering performance and reduce memory consumption. First, the weather radar data from multiple single‐radar sites across a large coverage area are organized into a spliced grid data (i.e., weather radar composing data, WRCD). Next, the WRCD is converted into a widely used 3D tile data structure in four steps: data preprocessing, data indexing, data transformation, and 3D tile generation. Last, to validate the feasibility of the proposed strategy, a prototype, namely Meteo3D at https://202.195.237.252:82 , is implemented to accommodate the WRCD collected from all the weather radar sites over the whole of China. The results show that near real‐time and accurate visualization for the monitoring and early warning of strong convective weather can be achieved.     

融合多源测量数据的钟乳石三维建模方法

在岩溶洞穴的旅游开发中,传统的地形图无法描述洞穴内部的钟乳石等细节,难以满足溶洞开发中的规划、设计及施工要求。本文以某中型溶洞的三维重建项目为例,提出了一种以三维激光扫描数据为主、多基线近景摄影测量数据为辅的多源数据融合的钟乳石三维重建方法。首先,完成了多源数据的融合配准,其次,对配准后的数据进行了模型重建并利用多种不同方法进行空洞区域修复对比试验。试验结果表明,该数据融合方法有效补充了三维激光扫描数据在空间狭小区域的盲区,提高了三维模型的精细程度,对岩溶洞穴的开发、保护、三维重建与可视化等有一定的参考意义。     

一种基于嵌入式地形的三维数据建模与调度方法

本文针对嵌入式系统的内存资源及计算能力有限的特点,设计了一种基于线形四叉数结构的静态LOD(Level of Detail)地形,采用分层分块的方法来组织格网的地形数据。在此基础上,对数据动态调度过程中的相关问题进行了分析,实现了基于多分辨率LOD的二维地形数据调度算法,较好地解决了嵌入式系统地形数据的实时可视化问题。     

基于TIN模型的海底坡度三维可视化方法

针对当前海底坡度在计算方法和可视化方面的不足,本文在基于TIN模型的海底坡度精确计算基础上,提出了海底坡度的三维可视化方法.通过实验验证了所提方法的有效性和优越性,从而为客观准确选择登陆地域提供参考.     

我国环境空气质量时空分布特征分析

根据国家环保部PM2.5 IN网站公布的环境空气质量指数,和国家气象局提供的气象数据,利用GIS强大的数据处理功能、空间分析功能和可视化功能,对2013年全国各个城市的环境空气质量指数数据进行处理与分析。初步揭示了环境空气质量在季节上的周期性,与降水、气压、温度的相关性,以及AQI在地域上南低北高、在垂直方向上呈递减趋势,且随高度的增加,变化趋势逐渐减慢的空间格局。     

Assessment of ZTD derived from ECMWF/NCEP data with GPS ZTD over China

The accuracy and feasibility of computing the zenith tropospheric delays (ZTDs) from data of the European Center for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) and the United States National Centers for Environmental Prediction (NCEP) are studied. The ZTDs are calculated from ECMWF/NCEP pressure-level data by integration and from the surface data with the Saastamoinen model method and then compared with the solutions measured from 28 global positioning system (GPS) stations of the Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC) for 1 year. The results are as follows: (1) the error of the integration method is 1–3 cm less than that of the Saastamoinen model method. The agreement between the ECMWF ZTD and GPS ZTD is better than that between NCEP ZTD and GPS ZTD; (2) the bias and root mean square difference (RMSD), especially the latter, have a seasonal variation, and the RMSD decreases with increasing altitude while the variation with latitude is not obvious; and (3) when using the full horizontal resolution of 0.5° × 0.5° of the ECMWF meteorological data in place of a reduced 2.5° × 2.5° grid, the mean RMSD between GPS and ECMWF ZTD decreases by 4.5 mm. These results illuminated the accuracy and feasibility of computing the tropospheric delays and establishing the ZTD prediction model over China for navigation and positioning with ECMWF and NCEP data.     

Visualizing perceived spatial data quality of 3D objects within virtual globes

Virtual globes (VGs) allow Internet users to view geographic data of heterogeneous quality created by other users. This article presents a new approach for collecting and visualizing information about the perceived quality of 3D data in VGs. It aims at improving users' awareness of the quality of 3D objects. Instead of relying on the existing metadata or on formal accuracy assessments that are often impossible in practice, we propose a crowd-sourced quality recommender system based on the five-star visualization method successful in other types of Web applications. Four alternative five-star visualizations were implemented in a Google Earth-based prototype and tested through a formal user evaluation. These tests helped identifying the most effective method for a 3D environment. Results indicate that while most websites use a visualization approach that shows a ‘number of stars’, this method was the least preferred by participants. Instead, participants ranked the ‘number within a star’ method highest as it allowed reducing the visual clutter in urban settings, suggesting that 3D environments such as VGs require different design approaches than 2D or non-geographic applications. Results also confirmed that expert and non-expert users in geographic data share similar preferences for the most and least preferred visualization methods.     

三维动态交互式可视化模型─-地理信息系统中的三维表示与分析

针对当前计算机图形技术的发展和GIS多专业应用需求的特点,本文以吉奥之星（Geostar）地理信息系统平台为例,研究了在当前二维系统中如何考虑三维或者2．5维表面表示与分析的问题。提出了集成数字高程模型（DEM）、数字正射影像、常规的矢量数据和各种属性信息在一起,建立一体化的三维数据输入、操作与可视化机制,并在此基础上提出了二维与三维混合表示的空间查询与分析模型。该模型扩展了可视化概念,将可视化技术贯穿于整个GIS运行过程。