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三維城市地質信息可視化研究

【摘要】：數(shù)字城市建設方興未艾�，F(xiàn)在的數(shù)字城市建設正處于基礎建設階段，為完成該階段的任務，必須采集包括地上、地表和地下等部分的三維數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)其可視化。同時，各城市因其所處地質帶的不同而不同程度地受到地震、地面沉降、滑坡、巖溶塌陷等地質災害的影響。為此，一些城市正在進行有關地質災害的預警和防治工作。其他很多領域，如城建工程、地下工程、水電工程、交通工程、環(huán)境工程、資源開發(fā)等都貫穿有地質問題。上述工作的開展和問題的解決迫切需要借助三維可視化技術對地質數(shù)據(jù)進行可視化，從而為相關工作提供幫助。因而，三維城市地質信息可視化受到很多學者和相關工作者的重視。本文基于作者在杭州市科技局、地震局課題一“目標區(qū)地下三維第四系與構造框架建模與可視化”—中的工作，結合作者對三維可視化的一些思考，從三維地質數(shù)據(jù)模型、三維地質數(shù)據(jù)結構、三維拓撲關系、三維城市地質信息可視化系統(tǒng)的功能設計和總體設計及開發(fā)平臺和開發(fā)工具的選擇等方面對三維城市地質信息可視化進行了較為系統(tǒng)的探索，并在作者開發(fā)的杭州市三維地質信息可視化系統(tǒng)中得到應用。概括起來，論文主要涉及以下五部分內(nèi)容：第一部分闡述三維地質信息可視化的研究背景、研究現(xiàn)狀及研究意義(第一章)。第二部分探討三維地質信息可視化的一些理論問題，這主要涉及三維地質數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構及三維地質實體間的拓撲關系(第

二、三章)。其中，第二章主要探討三維地質數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構。

論文基于對已有適于三維地質信息表達的三維空間數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構的分析，提出了三維地質建模的目標和原則，，并因此提出基于廣義對象的三維地質數(shù)據(jù)模型，并給出相應的數(shù)據(jù)結構來描述和組織三維地質信息。三維地質數(shù)據(jù)模型和相應的數(shù)據(jù)結構直接影響三維地質信息的顯示，而三維地質信息顯示的高效性與三維拓撲關系密切相關。第三章主要探討三維地質實體間的拓撲關系。論文基于對已有三維空間拓撲關系的分析，總結出適用于三維地質實體的交于點、交于線、交于面、交于體、包含和重合等六種基本拓撲關系，給出相應的方法基于這些基本空間拓撲關系描述各種復雜的三維空間拓撲關系。還給出了各種三維空間拓撲關系的相應編碼方法。論文還對一種在本文被稱為“相鉸”的三維空間拓撲關系給予了關注。第三部分主要闡述和探討了三維地質信息可視化所涉及的一些技術問題，這主要包括三維城市地質信息可視化系統(tǒng)的功能設計、總體設計及三維可視化技術(第四、五章)。其中，第四章闡述三維城市地質信息可視化系統(tǒng)的設計。通過對已有的三維城市地質信息可視化系統(tǒng)的功能的分析發(fā)現(xiàn)，已有三維城市地質信息可視化系統(tǒng)所設計的功能各不一樣，從而使其借鑒作用受到限制。因【關鍵詞】：三維城市地質信息可視化三維地質數(shù)據(jù)模型三維地質數(shù)據(jù)結構三維地質實體間的拓撲關系廣義地質對象

??【學位授予單位】：華東師范大學

??【學位級別】：博士

??【學位授予年份】：2006

??【分類號】：P228

??【目錄】：摘要6-9ABSTRACT9-14第一章緒論14-301.1研究背景14-181.2研究現(xiàn)狀18-221.3相關概念界定22-231.4研究意義23-241.5研究思路24-27參考文獻27-30第二章三維地質數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結構30-562.1三維空間數(shù)據(jù)模型研究進展30-352.1.1三維拓撲數(shù)據(jù)模型30-312.1.2三維幾何數(shù)據(jù)模型31-352.2三維地質建模的目標和原則35-372.2.1三維地質建模的目標352.2.2三維地質建模的原則35-372.3基于廣義對象的三維地質數(shù)據(jù)模型37-482.3.1廣義地質對象的描述37-382.3.2基于相對位置的廣義對象的三維地質數(shù)據(jù)模型38-452.3.3基于相對位置的廣義對象的評價45-472.3.4基于相對位置的廣義對象建模方法的使用47-482.4基于廣義地質對象的數(shù)據(jù)結構48-52參考文獻52-56第三章三維地質實體間拓撲關系56-673.1三維空間拓撲關系研究進展56-593.1.1基于交互法的三維空間拓撲關系56-583.1.2基于交叉法的三維空間拓撲關系583.1.3現(xiàn)有研究成果評價58-593.2三維地質實體間的拓撲關系59-653.2.1三維地質實體間拓撲關系確立的原則59-603.2.2三維地質實體間的基本的拓撲關系60-643.2.3三維地質實體間拓撲關系的確定及其編碼64-65參考文獻65-67第四章三維城市地質信息可視化系統(tǒng)設計67-814.1系統(tǒng)功能設計67-714.1.1系統(tǒng)的功能要求概述67-704.1.2系統(tǒng)功能的設計原則70-714.1.3系統(tǒng)的一般功能714.1.4系統(tǒng)的特殊功能714.2系統(tǒng)總體設計71-764.2.1系統(tǒng)總體目標71-724.2.2系統(tǒng)設計總體結構72-734.2.3系統(tǒng)功能結構73-744.2.4系統(tǒng)的業(yè)務流程744.2.5可視化流程74-764.3系統(tǒng)評價指標76-78參

考文獻78-81第五章三維城市地質信息可視化技術81-895.1可視化方法分析81-825.2系統(tǒng)開發(fā)平臺與語言-VisualC++.NET82-855.2.1開發(fā)平臺的選擇825.2.2開發(fā)工具的選擇82-855.3可視化開發(fā)引擎-OpenGL85-875.3.1概述85-865.3.2OpenGL的特點86-87參考文獻87-89第六章三維城市地質信息可視化系統(tǒng)實踐89-1036.1系統(tǒng)總體框架896.2系統(tǒng)的一般功能和特殊功能89-906.2.1系統(tǒng)的一般功能906.2.2系統(tǒng)的特殊功能906.3系統(tǒng)功能的實現(xiàn)原理及示例90-1036.3.1系統(tǒng)的初始化90-926.3.2一般功能的實現(xiàn)原理與示例92-976.3.3特殊功能的實現(xiàn)原理與示例97-103第七章總結與展望103-1067.1總結103-1057.2展望與進一步工作105-106附錄106-107致謝107 本論文購買請聯(lián)系頁眉網(wǎng)站。

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