【摘要】：隨著大數(shù)據(jù)時(shí)代空間信息技術(shù)的飛速發(fā)展,地學(xué)空間數(shù)據(jù)的數(shù)量和規(guī)模越來(lái)越龐大。建立地學(xué)空間數(shù)據(jù)模型是解釋地學(xué)現(xiàn)象、模擬地質(zhì)過(guò)程和開展空間分析的基礎(chǔ),通過(guò)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)、地學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等多學(xué)科交叉的理論與技術(shù),對(duì)地學(xué)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行三維可視化建模與數(shù)據(jù)分析,進(jìn)而搭建面向地學(xué)空間數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析的三維可視化軟件平臺(tái),對(duì)于提高地學(xué)空間數(shù)據(jù)處理的直觀性和準(zhǔn)確性具有重要作用。本文從數(shù)據(jù)特征分析、空間模型設(shè)計(jì)、可視化表達(dá)方法以及空間分析算法等方面入手對(duì)地學(xué)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了研究,建立了一系列針對(duì)地學(xué)空間數(shù)據(jù)的三維可視化建模方法,并開發(fā)出一款具有豐富交互操作的三維可視化軟件平臺(tái)。該研究成果將有效提高地學(xué)空間數(shù)據(jù)的三維可視化建模效率和空間分析能力,具有較好的理論研究意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本文的主要研究?jī)?nèi)容如下:1.對(duì)地學(xué)空間數(shù)據(jù)的基本特征進(jìn)行分析,闡述了地學(xué)空間數(shù)據(jù)的三維空間特性以及海量、多尺度、多維、非結(jié)構(gòu)化等特點(diǎn);通過(guò)對(duì)多種可視化技術(shù)特點(diǎn)與地學(xué)空間數(shù)據(jù)特征的綜合考慮,選取VTK圖形庫(kù)作為可視化工具包。2.對(duì)常見的點(diǎn)模型、線模型、面元模型(主要包括TIN模型、GRID模型等),體元模型(主要包括三棱柱模型、六面體模型等)進(jìn)行研究,并根據(jù)地學(xué)空間數(shù)據(jù)的特點(diǎn),設(shè)計(jì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與三維可視化建模方法。3.基于地學(xué)空間數(shù)據(jù)的三維可視化模型,設(shè)計(jì)了通用的體元網(wǎng)格模型剖切算法,研究了空間插值算法、RF-Kriging預(yù)測(cè)算法等,有效提高了可視化建模效率和空間分析能力。4.按照軟件工程方法,基于Visual Studio 2012開發(fā)環(huán)境和MFC框架設(shè)計(jì)開發(fā)了一款三維可視化軟件平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了地學(xué)空間數(shù)據(jù)的三維可視化構(gòu)建、管理、編輯、運(yùn)算及表達(dá)等功能,并對(duì)真實(shí)的地學(xué)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行了三維可視化展示。
【圖文】：

的數(shù)據(jù)對(duì)象；vtkRender 則負(fù)責(zé)整個(gè)場(chǎng)景的渲染，可以設(shè)置場(chǎng)景中的相Camera）、燈光（Light）和顏色（Color）等；vtkRenderWindow 則用來(lái)連接系統(tǒng)和渲染引擎，負(fù)責(zé)管理不同操作系統(tǒng)中窗口的創(chuàng)建、使用與銷毀。.3.2 VTK 的基本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)VTK 的數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)主要分為以下三部分：1）拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（Topology Structure），主要描述了對(duì)象的構(gòu)成形式。2）幾何結(jié)構(gòu)（Geometry Structure），，主要描述了對(duì)象的空間位置關(guān)系。3）屬性數(shù)據(jù)（Attribute Data），是拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和幾何結(jié)構(gòu)的補(bǔ)充。在 VTK 的可視化方法中，點(diǎn)數(shù)據(jù)定義了數(shù)據(jù)集的幾何結(jié)構(gòu)，單元數(shù)據(jù)定數(shù)據(jù)集的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而屬性數(shù)據(jù)則較為靈活，既可以賦給點(diǎn)數(shù)據(jù)，也可以賦元數(shù)據(jù)。例如，想要在屏幕上顯示一個(gè)三角形，首先必須定義三角形三個(gè)點(diǎn)間坐標(biāo)，然后將這三個(gè)點(diǎn)按照一定的順序連接起來(lái)，那么這三個(gè)點(diǎn)就定義了集的幾何結(jié)構(gòu)，而它們之間的連接就構(gòu)成了數(shù)據(jù)集的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而屬性數(shù)據(jù)以定義為三個(gè)空間點(diǎn)的溫度，也可以定義為三角形的顏色。

第三章 地學(xué)空間數(shù)據(jù)三維可視化模型設(shè)計(jì)地學(xué)空間數(shù)據(jù)的三維可視化模型是對(duì)數(shù)據(jù)特征的抽象表達(dá)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)語(yǔ)義以及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的描述，建立客觀、真實(shí)的三維可視化模型，是現(xiàn)實(shí)世界向數(shù)字世界轉(zhuǎn)換的橋梁。對(duì)于地學(xué)空間數(shù)據(jù)模型的描述與表達(dá)，其核心內(nèi)容為建立合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型，主要包括點(diǎn)模型、線模型、三維面元模型、三維體元模型等。3.1 點(diǎn)模型與線模型點(diǎn)模型是所有空間模型的基礎(chǔ)和重要組成部分，它一般由三維空間坐標(biāo)以及相應(yīng)的屬性信息組成，點(diǎn)模型組成了其他所有模型的頂點(diǎn)。線模型是頂點(diǎn)間的相連，描述了空間模型的形狀，控制了模型的邊界。點(diǎn)模型與線模型是最基本的空間拓?fù)潢P(guān)系，如圖 3.1 所示，從左到右依次表達(dá)了點(diǎn)、點(diǎn)集、線段、折線四種數(shù)據(jù)模型。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P208;TP311.52

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2698509