交通三维缓冲区分析算法及系统实现

发布时间：2017-10-15 04:20

  本文关键词：交通三维缓冲区分析算法及系统实现

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【摘要】：缓冲区分析是交通地理信息系统(GIS-T)中常用到的空间分析功能,GIS-T中的二维分析已日臻成熟,但随着交通不断向空中与地下发展,交通的管理与应用更需要包括三维缓冲区分析在内的空间分析技术来支撑,而这方面的研究还处于起步阶段,在交通三维缓冲区分析方面还未见成熟的理论与算法。论文对三维数据结构进行了分析,使用八叉树作为基础数据结构研究建立了交通三维缓冲区分析算法。为建立基于八叉树结构的交通三维缓冲区,论文研究了八叉树节点之间的拓扑关系,提出了一种线性八叉树邻域分析的新算法——0-1互换邻域分析算法。该算法将线性八叉树的八进制编码转化为三维二进制编码,只需对二进制编码中的0、1进行互换即能得出相应方向的邻域节点。对交通实体运用新的邻域分析算法提取出了其三维边界节点,以边界节点的不同边界方向生成相应的缓冲结构,进而形成整个交通实体的缓冲区域,最终形成基于八叉树的交通三维缓冲区分析。实验结果表明:0-1互换算法避免了遍历所有八叉树节点和分方向采用不同计算方法的缺陷,将时间复杂度减少为O(n),相比传统算法和经典肖氏算法,大大提高了建立八叉树拓扑关系的效率。在算法实现时,为解决交通三维缓冲区渲染及显示速度慢的问题,对光线跟踪算法进行了研究,将八叉树的0-1互换同时应用于加速光线跟踪,避免了遍历八叉树中所有节点,提高了交通三维缓冲区的渲染与显示效率。进行了地学三维结构研究,编程实现了基于克里金插值算法的三维地质模拟,开发了地质剖挖功能。利用栅格曲面即规则格网数据结构,构建了道路淹没的汇流模型,生成了道路淹没算法,可以计算暴雨条件下的汇水区域面积及分析模拟道路淹没过程。运用二维GIS和三维GIS开发组件,采用C#.NET开发了突发性交通地质灾害应急决策GIS系统。在系统中独立开发实现了三维地质体的构建与剖挖、道路暴雨淹没分析与仿真和交通三维缓冲区分析,可以为交通地质灾害的应急处理、辅助决策等工作提供技术支持。
【关键词】：交通 三维缓冲区 八叉树 邻域分析 GIS-T 应急决策
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P208;U495
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 选题意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-12
• 1.4 研究内容12-13
• 1.5 论文结构安排13-15
• 第二章 交通三维空间分析数据结构15-27
• 2.1 空间分析概述15-18
• 2.1.1 空间数据结构及拓扑关系15-17
• 2.1.2 空间分析方法17-18
• 2.2 缓冲区分析方法18-21
• 2.2.1 基于矢量数据结构的缓冲区分析方法18-20
• 2.2.2 基于栅格数据结构的缓冲区分析方法20
• 2.2.3 矢量与栅格缓冲区分析方法的比较20-21
• 2.3 三维数据结构21-22
• 2.4 道路淹没算法研究22-26
• 2.4.1 道路汇水区域的确定22-24
• 2.4.2 积水量及积水深度计算24-26
• 2.5 交通三维空间分析数据结构的选择26-27
• 第三章 八叉树空间结构及 0-1 互换邻域分析算法27-35
• 3.1 八叉树空间结构27-28
• 3.2 八叉树存储结构28-29
• 3.2.1 规则八叉树28
• 3.2.2 一对八式八叉树28
• 3.2.3 线性八叉树28-29
• 3.3 八叉树的拓扑关系29-30
• 3.4 0-1 互换邻域分析算法30-35
• 3.4.1 八叉树邻域节点31
• 3.4.2 八叉树基准向的划分31-32
• 3.4.3 0-1 互换邻域分析32-35
• 第四章 交通三维缓冲区分析算法35-45
• 4.1 基于 0-1 互换算法的交通三维缓冲区分析算法35-38
• 4.1.1 边界节点的提取35-37
• 4.1.2 三维缓冲区的生成37-38
• 4.2 基于线性八叉树邻域分析的光线跟踪加速算法38-42
• 4.3 交通三维缓冲区算法效率与误差分析42-45
• 4.3.1 交通三维缓冲区算法效率分析42-43
• 4.3.2 交通三维缓冲区算法误差分析43-45
• 第五章 算法实现及系统开发——突发性交通地质灾害应急决策GIS系统的研发45-54
• 5.1 系统开发组件介绍45-46
• 5.1.1 SuperMap简介45-46
• 5.1.2 Skyline简介46
• 5.2 突发性交通地质灾害应急决策GIS系统研发46-50
• 5.2.1 系统功能模块设计46
• 5.2.2 交通灾害应急决策系统数据库设计46-47
• 5.2.3 三维地质体构建与剖挖分析47-50
• 5.3 基于三维GIS的城市地道桥暴雨淹没仿真与模拟50-51
• 5.4 基于八叉树的交通三维缓冲区分析算法实现51-54
• 第六章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54-55
• 6.2 存在问题与展望55-56
• 参考文献56-60
• 致谢60-61
• 个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文61

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9 朱q，

本文编号：1035054