通用三维GIS场数据模型研究与实践
发布时间：2021-08-18 18:09
随着三维地理信息系统（geographic information system,GIS）应用的发展,空中电磁信号场、空气与水体污染场、地下地质属性场等连续、非匀质的三维空间属性场数据进行建模、可视化与分析计算对GIS基础软件提出了新的挑战。已被广泛应用的TIN（triangulated irregular network）与栅格数据属于表面模型,通常用来表达二维场数据,其中由TIN组成的封闭表面可用于表达三维体,但两者都无法描述非匀质、连续变化的三维属性场。探讨了在通用GIS基础软件中基于TIN和Grid进行升维表达,实现不规则四面体网格（tetrahedralized irregular mesh,TIM）和体元栅格（voxel grid）两大类三维空间场数据模型,分析了两类数据模型的特点,探讨了三维场数据在可视化和分析计算方面的关键技术,实现了基于TIM与体元栅格表达和应用三维GIS场数据,完善了GIS三维数据模型体系,实现了空/天、地表、地下全空间的一体化表达、模拟与分析计算。
【文章来源】：测绘地理信息. 2020,45(02)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
SuperMap GIS全覆盖支持3类空间数据概念模型
2.5维空间中，栅格数据模型是对场的规则剖分表达，TIN是对场的不规则剖分表达。对应到三维空间，体元栅格为三维场的规则剖分表达，是对Grid的升维；不规则四面体是对三维场的不规则剖分表达，是对TIN的升维，本文参考TIN将其命名为TIM（图2）。2 实现难点与关键技术
1)TIM的最小单元是不规则四面体，如图3(a）所示。在空间结构上，拓扑相连的不规则四面体形成的网格就是对三维空间的划分，如图3(b）所示；在属性结构上，属性值可以依附于顶点、边或四面体本身。TIM可以通过带属性的三维离散点基于3D-Delaunay方法来构建[24-25]，该方法具有以下特点：(1)保留原始的离散点作为不规则四面体的顶点，不会产生新的顶点；(2)离散点中任意五点不会在同一个球体上。因此，3D-Delaunay剖分方法保留了原始离散点的属性值从而保证了精度，且组成四面体的三角形近似等边或等角，四面体体元的组合更逼近真实的目标实体，在插入新的顶点或者修改已有顶点时，对周围点的影响最小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]A ubiquitous knowledgeable data representation model（UKRM） for three-dimensional geographic information systems（3D GIS）[J]. ZHANG ShuQing,ZHOU ChengHu,ZHANG JunYan,CHEN XiangCong. Science China（Earth Sciences）. 2016(04)
[2]面向GTP的三维地质模型空间剖切方法与应用[J]. 马钧霆,陈锁忠,何志超,戴金晖. 地球信息科学学报. 2015(02)
[3]城市规划三维决策支持系统设计与实现[J]. 李德仁,赵中元,赵萍. 武汉大学学报(信息科学版). 2011(05)
[4]三维GIS的困境与出路[J]. 宋关福. 中国测绘. 2010(01)
[5]基于不规则四面体的三维离散数据地质建模算法[J]. 苏幸,黄临平. 物探与化探. 2008(02)
[6]基于Delaunay构网的地层3D TEN模型及建模[J]. 吴江斌,朱合华. 岩石力学与工程学报. 2005(24)
[7]三维GIS技术在固体矿产勘探和开发中的研究与应用[J]. 吴健生,朱谷昌,曾新平,张普斌,和志军. 地质与勘探. 2004(01)
[8]GIS概念数据模型的研究[J]. 肖乐斌,钟耳顺,刘纪远,宋关福. 武汉大学学报(信息科学版). 2001(05)
[9]三维GIS的基本问题探讨[J]. 肖乐斌,钟耳顺,刘纪远,宋关福. 中国图象图形学报. 2001(09)
[10]3D-GIS在边坡监测中的应用[J]. 戴吾蛟,邹峥嵘,何凭宗. 江苏测绘. 2001(01)
硕士论文
[1]三维城市规划辅助决策支持系统的设计与实现[D]. 李鸿祥.厦门大学 2013
[2]三维可视化GIS在城市规划中的应用研究[D]. 艾丽双.清华大学 2004
[3]面向对象GIS的空间数据模型研究及其应用[D]. 李希茂.太原理工大学 2003
本文编号：3350377
【文章来源】：测绘地理信息. 2020,45(02)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
SuperMap GIS全覆盖支持3类空间数据概念模型
2.5维空间中，栅格数据模型是对场的规则剖分表达，TIN是对场的不规则剖分表达。对应到三维空间，体元栅格为三维场的规则剖分表达，是对Grid的升维；不规则四面体是对三维场的不规则剖分表达，是对TIN的升维，本文参考TIN将其命名为TIM（图2）。2 实现难点与关键技术
1)TIM的最小单元是不规则四面体，如图3(a）所示。在空间结构上，拓扑相连的不规则四面体形成的网格就是对三维空间的划分，如图3(b）所示；在属性结构上，属性值可以依附于顶点、边或四面体本身。TIM可以通过带属性的三维离散点基于3D-Delaunay方法来构建[24-25]，该方法具有以下特点：(1)保留原始的离散点作为不规则四面体的顶点，不会产生新的顶点；(2)离散点中任意五点不会在同一个球体上。因此，3D-Delaunay剖分方法保留了原始离散点的属性值从而保证了精度，且组成四面体的三角形近似等边或等角，四面体体元的组合更逼近真实的目标实体，在插入新的顶点或者修改已有顶点时，对周围点的影响最小。
【参考文献】：
期刊论文
[1]A ubiquitous knowledgeable data representation model（UKRM） for three-dimensional geographic information systems（3D GIS）[J]. ZHANG ShuQing,ZHOU ChengHu,ZHANG JunYan,CHEN XiangCong. Science China（Earth Sciences）. 2016(04)
[2]面向GTP的三维地质模型空间剖切方法与应用[J]. 马钧霆,陈锁忠,何志超,戴金晖. 地球信息科学学报. 2015(02)
[3]城市规划三维决策支持系统设计与实现[J]. 李德仁,赵中元,赵萍. 武汉大学学报(信息科学版). 2011(05)
[4]三维GIS的困境与出路[J]. 宋关福. 中国测绘. 2010(01)
[5]基于不规则四面体的三维离散数据地质建模算法[J]. 苏幸,黄临平. 物探与化探. 2008(02)
[6]基于Delaunay构网的地层3D TEN模型及建模[J]. 吴江斌,朱合华. 岩石力学与工程学报. 2005(24)
[7]三维GIS技术在固体矿产勘探和开发中的研究与应用[J]. 吴健生,朱谷昌,曾新平,张普斌,和志军. 地质与勘探. 2004(01)
[8]GIS概念数据模型的研究[J]. 肖乐斌,钟耳顺,刘纪远,宋关福. 武汉大学学报(信息科学版). 2001(05)
[9]三维GIS的基本问题探讨[J]. 肖乐斌,钟耳顺,刘纪远,宋关福. 中国图象图形学报. 2001(09)
[10]3D-GIS在边坡监测中的应用[J]. 戴吾蛟,邹峥嵘,何凭宗. 江苏测绘. 2001(01)
硕士论文
[1]三维城市规划辅助决策支持系统的设计与实现[D]. 李鸿祥.厦门大学 2013
[2]三维可视化GIS在城市规划中的应用研究[D]. 艾丽双.清华大学 2004
[3]面向对象GIS的空间数据模型研究及其应用[D]. 李希茂.太原理工大学 2003
本文编号：3350377
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