地形生成算法与采煤沉陷区三维可视化应用研究

发布时间：2017-10-04 09:11

  本文关键词：地形生成算法与采煤沉陷区三维可视化应用研究

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【摘要】：当前三维地形可视化研究越来越受到重视。地形可视化与地理信息系统(Geographical Information System,简称GIS)有着十分紧密的联系,对于空间地理信息的可视化问题,GIS主要通过电子地图的形式表现,并且具有良好的动态性以及人机交互,人们可以使用它来方便的对地图进行操作。虽然2DGIS极大地方便了人们对地图的使用和查询,但是仍不能满足人们的需求。2DGIS对空间地理信息主要采用二维表现形式,在可视化方面,与纸质的地图相比,在本质上并没有大的改善。当前三维地形可视化正在快速发展中,对地形可视化进行三维角度的分析,以三维的方式呈现出来成为了地形可视化的研究重点,日渐成为人们关注的焦点。随着OPENGL这个三维图形软件的统一标准接口的问世,解决了三维可视化发展一直以来的软硬件缺陷问题。 三维地形可视化技术有着广泛的应用,如为环境治理问题提供帮助,本文的研究背景是淮南矿业集团的采煤沉陷区。近几年,淮南矿区沉陷范围越来越大,给周边的居民生活带来了巨大的影响,沉陷区对防洪堤坝一带也造成了程度不等的损坏,对于居民平时生活需要的基本供水、供电等基础设施也受到了影响,沉陷区的不良治理导致了地面农田和住房沉陷,这种态势如果再有愈演愈烈的趋势的话,甚至将会破坏生态平衡和社会的可持续发展。 针对上述问题,本文开发了采煤沉陷区三维效果数字化平台,利用此系统,可更好地了解沉陷区的地形情况,对地形进行分析,并准确的定位沉陷区,合理的对沉陷区的环境进行治理。 本论文主要是在淮南矿业集团项目“采煤沉陷区三维效果数字化平台”基础上,对三维地形可视化进行研究与分析。“采煤沉陷区三维效果数字化平台”包含了两大部分内容：三维地形动态仿真和采煤沉陷区GIS系统。 本文主要的研究成果是： (1)根据淮南矿业集团提供的的采样数据,结合ArcGIS Engine技术设计并开发出采煤沉陷区三维GIS系统,这个系统是基于三维可视化的系统,对以往的二维GIS系统进行了改进,完善了系统的三维查询、数据分析和浏览等功能。 (2)在细节层次模型和基于二元三角树的实时化自适应网格算法基础上,对地形生成算法进行改进,采用了一种基于四边形分割的算法,数据结构选择的是二维数组形式,在图形显示方面较为流畅和逼真。 (3)利用ArcSDE和Oracle数据库结合,将图形数据、地理数据和用户数据很好的结合在空间数据库中,对于数据查询和分析起到了较好的效果。 (4)在三维GIS系统中,实现了三维浏览功能、图层的简单操作、要素的查询功能、鹰眼功能和简单的点距测量功能。
【关键词】：三维可视化 地理信息系统 地形生成算法 层次细节技术 实时化自适应网格
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208;TP391.41
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 第一章 绪论9-15
• 1.1 研究背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 主要研究内容和结构组织13-15
• 第二章 相关技术理论15-27
• 2.1 OPENGL技术15-17
• 2.1.1 OPENGL简介15-16
• 2.1.2 OPENGL的组成16-17
• 2.2 地理信息系统技术17-18
• 2.3 ArcGIS Engine组件技术18-23
• 2.3.1 ArcGIS Engine简介18-19
• 2.3.2 ArcGIS Engine组成19-21
• 2.3.3 ArcGIS的二次开发21-23
• 2.4 空间数据库技术23-26
• 2.4.1 空间数据库的概念23-24
• 2.4.2 空间数据库的内容24-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 地形生成算法研究27-40
• 3.1 地形数据模型及其建模27-29
• 3.1.1 地形数据模型DTM与DEM27-28
• 3.1.2 地形数据模型的建模方式28-29
• 3.2 OPENGL在VC++的实现29-30
• 3.3 层次细节模型简介30-32
• 3.4 地形生成算法研究32-39
• 3.4.1 基于三角形二叉树的ROAM算法32-35
• 3.4.2 基于四边形二维数组的地形生成算法35-39
• 3.5 本章小结39-40
• 第四章 采煤沉陷区GIS系统设计40-48
• 4.1 不规则三角网40-41
• 4.2 系统结构设计41-42
• 4.3 数据库的设计42-43
• 4.4 数据入库43-47
• 4.4.1 ArcSDE空间数据引擎43-44
• 4.4.2 关系数据库Oracle44
• 4.4.3 数据入库44-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第五章 采煤沉陷区GIS系统研制与应用48-60
• 5.1 系统运行环境48
• 5.2 系统核心模块功能实现48-59
• 5.2.1 基本浏览功能48-50
• 5.2.2 基本图层和控件的操作功能50-54
• 5.2.3 空间查询操作功能54-56
• 5.2.4 鹰眼功能56-58
• 5.2.5 两点间距离测量功能58-59
• 5.3 本章小结59-60
• 第六章 总结与展望60-62
• 6.1 工作总结60
• 6.2 系统的不足60-62
• 参考文献62-67
• 致谢67-69
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：969803