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《我国科学院研讨生院(遥感运用研讨所)》 2004年
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构建三维数字地球的要害技能研讨

张立强  
【摘要】:三维数字地球是一项跨过多学科的理论和体系工程。尽管有关的理论技能研讨现已取得了一些开展,但在网络或一般核算机上难以达到实时显现和交互的要求。这首要是在海量多分辨率数据的安排与办理,空间索引的功率,数据紧缩技能,网络技能,杂乱数字城市模型的树立与可视化,多源数据的无缝集成,超大规模场景的实时周游与交互,空间剖析和查询等方面存在着亟待改善的当地。 针对开发数字地球体系存在的应战,本文从“3S”技能的角度动身,评论了海量DEM数据、矢量数据、印象数据以及三维修建模型数据的安排、检索、传输以及在三维数字地球体系中实时可视化的一些要害技能;侧重研讨了三维数字地球的网络模型,紧缩技能,大规模地舆数据的动态显现,空间剖析和查询等问题。作者地点的课题组研讨并独立的从底层开发了一个三维数字地球渠道GeoBeans3D,它终究要在Internet环境下完成海量多源数据的无缝集成和实时可视化,三维城市的重建,气候检测,战场仿真和模仿,导航和空间剖析等功用,支撑一般核算机阅读。该体系2003年被科技部评为国产优异三维印象信息渠道,并在多个部分中得到了运用。本篇论文论说的理论和算法大部分集成到GeoBeans3D中并取得了杰出的作用。 在剖析总结国内外很多相关文献的根底上,本文以根据网络的三维数字地球渠道为根底,以作者研讨构建三维数字地球的要害理论技能为体系构架,安排整篇博士188bet。本文的研讨内容首要具有如下立异之处: 1.提出了运用提高格局结构二次均匀插值小波,完成海量印象和DEM的多分辨率表达与建模。该办法具有核算量小,简化模型精度高级长处,处理了传统金字塔技能不能准确重建的坏处。 2.作者在Ottoson(2001,2002)作业的根底上,改善了椭球四叉树空间索引的算法,并将其运用到全球地舆数据的索引中,极大提高了数据的拜访速度。 3.比较了几种猜测办法的优缺点,在此根底上提出了最小二乘猜测模型,并优化了自适应算术编码的数据结构以加速编码的进程;最终对不同的无损编码技能的紧缩效果进行了剖析。验证标明,本文提出的紧缩计划对DEM的紧缩率高于CAB和Winzip,可以有用的缩短数据在网络上的传输时刻。 4.针对现有JPEG_LS上下文模型的缺点,改善了JPEG_LS的模型猜测办法,提高了像素猜测的精度。 5.提出“先紧缩后建模”的思路。以视相关和地势地貌为原则,集成“多进制小 波十二叉三角形树”的办法完成高分辨率、大场景地势数据的实时简化,根本 做到了地势的周游速度与场景的数据量巨细无关,为全球地势可视化供给了一 条行之有用的处理途径。 此外,作者还对如下几个问题做了较为深化的研讨: (l)运用wGS84大地基准面和GRS80参阅椭球构建地球模型描绘了在全球海量数 据显现的过程中,跟着角度和视角的改变,当时细节层次(LOD)中视景体内地 球椭球体面积的削减办法,并给出了详细的公式。 (2)研讨了矢量线状和面状实体与DEM、印象的无缝叠加算法。针对线状实体和 规矩DEM的几许特征,提出自左向右、自下而上的制作算法。提出分别用 Delannay和DEM分块构网两种办法完成面状实体和三维地势场景的叠兼并对 其作了比较,为超大规模DEM、印象和矢量数据的实时无缝显现供给了一个 实际可行的计划。 (3)研讨了三维城市修建模型的树立办法以及大区域、高密度杂乱修建模型的安排 和办理:给出了从空间恣意点以恣意倾斜角观看地球景象的算法,完成了多角 度、不同方向阅读场景。 (4)给出了核算三维数字地球中可角度的三维直角坐标(X,Y,幻和大地坐标林,树的 算法,这是查询和三维空间剖析的根底。规划了某些侦查设备360度监控地势 或空中方针的可视域算法;并论说了特点数据库与几许模型相关,进行空间实 体查询的算法。 (5)作为首要参与人员之一开发了根据网络的三维数字地球渠道体系 GcoBeans3D,该渠道在海量空间数据的安排、办理、传输和显现上有了打破, 完成了全COM组件体系架构;在数据办理和显现引擎上完成了向海量三维数 据引擎的转化,完成了二三维动态相关的要害技能。 为了验证本文的理论和技能的正确性和可行性,作者在Interne班ntranet环境下 进行了试验研讨。效果标明,经过把海量空间数据发布到不同的客户端,可以满 足多用户并发阅读、查询、剖析的需求。 本文的研讨内容仅仅三维数字地球体系的一小部分。鄙人一步作业中,除了 持续增强海量空间数据办理能力和空间剖析功用外,还要更好的将其与分布式计 算技能、数码城市技能、GPS导航监控技能以及虚拟实际技能严密结合起来,真实 处理三维数字地球的信息发布、体系仿真、空间剖析查询等问题。
【学位颁发单位】:我国科学院研讨生院(遥感运用研讨所)
【学位等级】:博士
【学位颁发年份】:2004
【分类号】:P208

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