3维GIS技术进展

从基本概念、应用需求和技术动态等方面就3维GIS技术的发展与演进进行了简要评述.强调了专业化与大众化两种应用对3维GIS提出的不同挑战.     

基于时态GIS的古气候动力模拟动态演化的分析与实现

对古气候研究环节中的动态演化问题进行研究和分析,提出了一种时空索引模型,以解决动态演化过程中的时间和空间的对应关系问题,利用时空索引对象来解决空间对象及其属性描述信息,在时间t的信息查询、显示和叠加。为古气候研究、再现和重建古气候以及模拟古气候环境下的大气环流基本场(包括温度场、降水场、气压场和位势高度场),在两维空间格局上,进行时间维的动态演化分析,提供了一个实用工具,在全球变化和区域响应等可视化方面具有较为广泛的应用前景。     

基于GIS交通网络的室内3维网络模型研究

在2维交通网络逻辑数据模型基础上,讨论了概念化的楼层网络,进行了室内连通的3维网络模型的研究.基于ArcGIS的交通网络模型建立了试验区的室内3维网络模型,并给出分析结果,该方法为室内3维网络模型研究提供了技术支持.     

基于视点的3维模型动态注记方法

3维文字注记对于直观表达3维场景中对象的文本信息非常重要,但现有研究大多忽略这一问题,该文主要针对城市环境3维建筑物模型的注记问题,提出一种基于视点位置和方向的动态注记方法.该方法依据3维模型离视点的远近对文字注记位置进行分层处理.在视点远近变换时,选取建筑对象的不同细节层次模型作为文字注记的计算对象.进而依据视点的方向实时计算文字注记的方向,达到动态的注记效果.这种动态的注记方法可以避免因视点变换而产生的注记与3维模型之间的遮挡关系,也可以避免场景因注记过多而产生的杂乱情形.实验表明,该方法具有较好的可视化效果.     

对3维GIS技术进展的思考

地球空间信息是人类探索和认识现实世界最基本的组成部分。地球空间信息技术与生物技术和纳米技术一起被认为是当今世界的三大新兴技术,其在人们社会生活中的影响日益深远和广泛。从口语、文字、地图到地理信息系统和虚拟地理环境等多种地球空间信息表达与传播形式的变革,无不深深地显现出各种技术进步的烙印。     

面向3维对象的场景生成与GIS数据管理

介绍了3维可视化地理信息系统的技术特点、基于多源数据(特别是4D产品)的3维场景生成、海量数据管理和基于Internet的网络数据发布技术与应用案例等。     

近海地形对热带气旋移动影响的数值试验

利用含地形、摩擦及非绝热加热外源强迫的准地转正压涡度方程模式 ,通过构造理想的坡地地形及椭圆型岛地形 ,首先分析了孤立地形的动力抬升作用及动力抬升、摩擦、非绝热加热 3者共同作用下对热带气旋 (TC)移动的影响。发现 :地形的动力抬升、摩擦作用以及地形附近海域的非绝热加热对TC移动均有影响 ;然后 ,引入了我国东南近海的实际地形 ,通过数值试验分析了TC移经或登陆在近海不同位置时TC移向、移速的可能变化 ,并给出了近海地形对TC移向、移速影响的空间分布。     

真3维地学构模的若干问题

以科学可视化、3维GIS、3维地学模拟及其在地质采矿与岩土工程中的应用为背景。系统分析了国内外3维地学领域面元构模、体元构模和混合构模方法的优缺点及其适用范围,指出了其存在的基本问题。介绍了广义三棱柱(GTP)的真3维地学构模原理、方法与技术特点,及其基于采样数据、本质开放与内合拓扑关系等性能优势,进而分析了基于GTP的真3维地学构模中亟需研究解决的核心问题和主要内容。指出：海量地学空间数据组织是3DGMS的心脏;在真3维地学模拟系统研发方面需要吸取科学可视化技术与3维GIS的营养,并充分利用VC 和OpenGL的图形函数,实现灵活方便、用户友好和可交互的地学可视化操纵。     

3维安保地理信息系统的设计与实现

传统的地理信息系统已经无法满足现代安保工作的需求,3维安保地理信息系统作用日益凸显.说明了系统建设目标、体系结构、技术路线,详述了系统建设,包括数据设计、功能设计与开发和关键技术,实现了亚运3维安保地理信息系统研发.满足了警务安保业务需求,在亚运安保中得以实际应用,为同类系统的研发提供有益借鉴.     

新一代MAP GIS

从系统架构、实体空间数据模型、主要功能和特点这几个方面,简要介绍了新一代MAPGIS的设计思路。提出了基于多层体系结构的设计方案,简要介绍了实体空间数据模型的概念和特点,从空间数据管理、空间信息应用服务、3维动态建模与可视化、空间信息可视化与制图、空间元数据管理、时态数据管理、版本管理、工作流等方面介绍了新一代MAPGIS所取得的最新进展。     

3D-GIS中空间曲线绘制方法研究

应用二维曲线绘制中光滑效果比较好的张力样条函数方法研究了3D-GIS中空间曲线的绘制问题。在理论对比分析的基础上，选用某山区一段公路上的一组实测数据进行了模拟计算。结果表明，张力样条函数从理论上解决了取得空间两点间最短曲线的方法，能够很好地模拟3D-GIS中的空间曲线。而且节点间的距离不受限制，无论整条空间曲线上相邻数据点间距差别多大。其曲线外形都是一致的。如果数据点较多。可以分若干段处理，只要相邻端点条件一致，最终的整条曲线还是光滑的。     

矿山环境侵蚀与堆积变化的3D-GIS分析——以大连市周边矿区为例

本文利用3D-GIS的方法,结合遥感卫星数据,建立矿区时间序列的DEM模型,通过可视化技术,地形模型构建、矿山地貌特征分析、剖面分析、量化计算、侵蚀类型分析,研究了矿山环境的特点和主要问题。并以大连市区及周边区域作为研究区域,对1970年到2005年的侵蚀与堆积进行了计算,以及侵蚀的分类。结果表明, 不同的侵蚀类型对矿山环境带来不同影响,因此,对矿山的整治应采取针对性的措施,才能达到防治保护的效果。试验认为,利用3D-GIS的可视化分析是进行矿山环境调查,制定矿山环境恢复治理措施的有效方法。     

虚拟现实的三维时态GIS模式研究

三维场景是三维地理信息系统中人机交互的主界面。本系统中包括地球和流域两个场景,其中流域的两大基本要素是地形和河道。系统将DEM地形和河网表达在三维场景中,通过读取连续时段的河网格网数据进行水流的动态演示,体现时态GIS的历史回溯性;同时与虚拟现实结合,在场景中实时增加模型,并可以对其选择,变换,删除等。最后实现了对地形任意点的位置查询和不同时刻河流各格网点的水位、流速和流向的查询等功能,具备良好的人机交互性。     

Statistical Analysis of Tropical Disturbances over the South China Sea During 1997-2006

Tropical disturbances over the South China Sea (SCS) during the period of 1997-2006 are analyzed using the Tropical Storm and Hurricane WX products. A total of 158 tropical disturbances were formed over the SCS from 1997 to 2006, with 54 developing tropical disturbances which developed into tropical depressions and 104 non-developing tropical disturbances which never developed into tropical depressions. The development rate of tropical disturbances into tropical depressions was 34.18% in these ten years. During the period of this study, total annual numbers of tropical disturbances and developing tropical disturbances over the SCS had significant decreasing trends; however, the development rate of tropical disturbances had an insignificant increasing trend.     

Numerical simulation of the genesis of typhoon Durian (2001) over the South China Sea: The effect of sea surface temperature

Typhoon Durian (2001),which formed over the South China Sea (SCS),was simulated by using the Weather Research and Forecasting (WRF) model. The genesis of typhoon Durian which formed in the monsoon trough was reproduced by numerical simulations. The simulated results agree reasonably well with observations. Two numerical experiments in which the sea surface temperature (SST) was either decreased or increased were performed to investigate the impact of the SST on the genesis of the ty-phoon. When the SST was decreased by 5℃ uniformly for all grids in the model,the winds calculated became divergent in the lower troposphere and convergent in the upper troposphere,creating conditions in which the amount of total latent heat release (TLHR) was low and the tropical cyclone (TC) could not be formed. This simulation shows the importance of the convergence in the lower tropo-sphere and the divergence in the upper troposphere for the genesis of the initial vortex. When the SST was increased by 1℃ uni-formly for all grids,a stronger typhoon was generated in the results with an increase of about 10 m s-1 in the maximum surface wind speed. Only minor differences in intensity were noted during the first 54 h in the simulation with the warmer SST,but apparent dif-ferences in intensity occurred after 54 h when the vortex began to strengthen to typhoon strength. This experiment shows that warmer SST will speed the strengthening from tropical storm strength to typhoon strength and increase the maximum intensity reached,while only minor impact can be seen during the earlier stage of genesis before the TC reaches the tropical storm strength. The results sug-gest that the amount of TLHR may be the dominant factor in determining the formation and the intensification of the TC.     

Structure of the Potential Vorticity of an Explosive Cyclone over the Eastern Asian Region in Late November 2013

An explosive extratropical cyclone(EC)over the Eastern Asian region that caused two shipwrecks is analyzed using ERA-Interim reanalysis data from the European Center for Medium-Range Weather Forecasts.Analyses of the evolution of the EC reveal that the positive potential vorticity(PV)at the upper-tropospheric level displays a hook-shaped structure during the mature period of the cyclone.The PV distribution forms a vertically coherent PV structure called a PV tower.The vertical distribution of the PV can induce and strengthen cyclonic circulation from the lower-to upper-levels of troposphere,which is an important deepening mechanism of explosive cyclone.The PV tower occurs approximately ten hours prior to the development of surface occlusion in the cyclone.The evolution of surface fronts closely follows the development of the horizontal upper-tropospheric PV.This tandem development is largely attributed to the ability of the positive upper-tropospheric PV and the PV tower to induce cyclonic circulation simultaneously.The kinematic wrap-up process of cyclonic circulation also accelerates the formation of warm occlusion.A conceptual model of the distributions of positive PV and potential temperature combining the perspectives of dynamic tropopause folding,PV tower,and atmospheric stability,including westward tilting and baroclinicity,is proposed.This model can illustrate the explosive deepening mechanism of ECs.The regions of convective instability and rainfall determined by this model are consistent with those identified from the actual observation.     

基于差分进化的等圆Packing问题求解算法研究

针对等圆Packing问题,结合差分进化算法,设计出一种用于求解等圆Packing问题的差分进化算法。问题的求解过程中,提出有效解空间的思想,提高解空间的搜索效率,同时提出一种随机选择机制,以达到提高算法的搜索效率的目的。通过大量的实验表明,该算法是可行的,且可以推广应用到求解其他布局问题中。     

基于内存数据库的三维模型管理方法

现有的三维模型大多利用关系数据库和文件系统进行管理,在对其可视化的过程中,存在调用模型速度慢、前端绘制不流畅等问题。为解决上述问题,提出了一种基于redis内存数据库的三维模型管理方法。首先,将不同格式的三维数据批量转换成glTF格式或Binary glTF格式,继而分析redis的存储机制并设计分层结构管理三维数据,然后搭建Web服务程序发布数据,最后利用Cesium引擎实现三维模型可视化。通过实验验证,结果表明:采用本文提出的方法管理三维模型,模型调用速度显著提高,可视化效果更加流畅。