面向地學應(yīng)用的三維GIS可視化技術(shù)研究

【摘要】： 三維GIS與科學計算可視化、數(shù)值計算、地學、虛擬現(xiàn)實等相關(guān)學科有著緊密的聯(lián)系，是當前GIS研究的熱點與難點。本文以面向地學應(yīng)用的三維GIS相關(guān)可視化技術(shù)作為研究對象，目標是基于理論研究基礎(chǔ)上，在PC機和Windows操作系統(tǒng)平臺上設(shè)計并實現(xiàn)福州市地熱資源信息管理系統(tǒng)，為用戶提供了一個實時交互的地熱資源數(shù)據(jù)可視化分析工具。 課題主要進行了以下工作： ● 探討了三維GIS的概念內(nèi)涵、功能以及實現(xiàn)難點。根據(jù)三維GIS的概念內(nèi)涵、其在地學應(yīng)用中的功能需求以及軟件結(jié)構(gòu)要求，構(gòu)造了地學應(yīng)用中的三維GIS的概念模型。并研究概括了當前流行的二維、2.5維、三維各類空間數(shù)據(jù)模型與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 ● 三維可視化是科學計算可視化和三維GIS密切聯(lián)系的紐帶，本文綜述該方面的發(fā)展趨勢，研究了兩大類三維數(shù)據(jù)場可視化算法：表面擬合方法(Surface-fitting method)和直接體繪制(Direct Volume Rendering，DVR)。在系統(tǒng)實現(xiàn)中，針對兩類算法的不同特點，在不同的模塊中選用了兩類算法中的經(jīng)典算法：提出將光線投射法與Z-Buffer算法結(jié)合實現(xiàn)三維體數(shù)據(jù)重建；使用移動立方體法實現(xiàn)三維數(shù)據(jù)場的等值面繪制。 ● 針對地學數(shù)據(jù)的特點，研究了幾種常用的離散數(shù)據(jù)插值算法，并重點分析了地質(zhì)統(tǒng)計學中的Kriging算法。在系統(tǒng)中實現(xiàn)了多種插值方法獲得的體數(shù)據(jù)的可視化，對其結(jié)果進行了比較分析。 ● 在相關(guān)理論研究的基礎(chǔ)上，對實證系統(tǒng)進行了原型、功能模塊、數(shù)據(jù)模型設(shè)計，并分析了系統(tǒng)實現(xiàn)中的技術(shù)難點及解決方法。對于三維可視化模塊，詳細闡述了其實現(xiàn)流程：體數(shù)據(jù)預(yù)處理→數(shù)據(jù)分類→光照模型、明暗處理→各種剖分方式繪制圖象。在系統(tǒng)中實現(xiàn)對Shape文件、DXF文件格式的支持，并與三維可視化模塊交互，實現(xiàn)空間分析功能。 該課題在面向地學應(yīng)用的三維GIS做了基礎(chǔ)研究，基本達成了預(yù)期的目標。該研究成果是基于真三維實現(xiàn)的空間信息管理系統(tǒng)，在國內(nèi)相關(guān)行業(yè)尚屬對三維GIS研究的前列。 【關(guān)鍵詞】：三維GIS 直接體繪制 體數(shù)據(jù) Krigng插值
【學位授予單位】：福州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2003
【分類號】：TP399
【目錄】：

• 第一章 緒論6-13
• 1．1 引言6-7
• 1．2 立題依據(jù)7
• 1．3 研究內(nèi)容7-8
• 1．4 三維可視化各相關(guān)技術(shù)的研究綜述8-11
• 1．4．1 三維空間數(shù)據(jù)模型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)研究8-9
• 1．4．2 三維繪制算法研究9-10
• 1．4．3 插值算法研究狀況10-11
• 1．5 論文組織方式11-13
• 第二章 面向地學應(yīng)用的三維GIS理論體系研究13-20
• 2．1 面向地學應(yīng)用的三維GIS內(nèi)涵13-15
• 2．1．1 三維GIS定義13-14
• 2．1．2 三維GIS實現(xiàn)難點14-15
• 2．2 面向地學應(yīng)用的三維GIS概念參考模型15-17
• 2．2．1 三維GIS軟件結(jié)構(gòu)要求15-16
• 2．2．2 面向地學應(yīng)用的三維GIS概念參考模型16-17
• 2．3 三維GIS空間數(shù)據(jù)模型17-19
• 2．3．1 二維空間數(shù)據(jù)模型17
• 2．3．2 面三維空間數(shù)據(jù)模型17-18
• 2．3．3 三維空間數(shù)據(jù)模型18-19
• 2．4 本章小結(jié)19-20
• 第三章 三維可視化基礎(chǔ)理論20-35
• 3．1 三維GIS與科學計算可視化20-21
• 3．2 相關(guān)圖形學基礎(chǔ)理論21-26
• 3．2．1 坐標系統(tǒng)變換21-25
• 3．2．2 圖形幾何變換25-26
• 3．3 三維可視化算法26-34
• 3．3．1 光線投射算法26-28
• 3．3．2 移動立方體法28-30
• 3．3．3 Z-Buffer消隱算法30-32
• 3．3．4 光照模型和明暗處理32-34
• 3．4 本章小結(jié)34-35
• 第四章 離散數(shù)據(jù)插值算法基礎(chǔ)35-40
• 4．1 插值算法的選擇35
• 4．2 常用插值算法35-37
• 4．2．1 線性內(nèi)插法36
• 4．2．2 最近鄰法36
• 4．2．3 距離反比法36-37
• 4．3 KRIGING插值37-39
• 4．3．1 區(qū)域化變量與變差函數(shù)37
• 4．3．2 變差函數(shù)理論模型37-38
• 4．3．3 Kriging插值方法38-39
• 4．3．4 Kriging方法評價39
• 4．4 本章小結(jié)39-40
• 第五章 實證研究——福州地熱資源信息管理系統(tǒng)40-67
• 5．1 系統(tǒng)背景及意義40-41
• 5．1．1 福州地下熱儲基本概況40-41
• 5．1．2 系統(tǒng)意義41
• 5．2 系統(tǒng)設(shè)計41-47
• 5．2．1 系統(tǒng)原型設(shè)計41-42
• 5．2．2 功能模塊分析42-44
• 5．2．3 多維數(shù)據(jù)模型設(shè)計44-45
• 5．2．4 空間數(shù)據(jù)庫設(shè)計45-46
• 5．2．5 體繪制算法設(shè)計46-47
• 5．3 開發(fā)工具特點47
• 5．4 技術(shù)難點實現(xiàn)47-62
• 5．4．1 三維圖形顯示47-49
• 5．4．2 等值線與等值面繪制49-51
• 5．4．3 體數(shù)據(jù)預(yù)處理51-53
• 5．4．4 關(guān)于體數(shù)據(jù)的任意切割顯示算法53-57
• 5．4．5 主流圖層文件顯示交互57-60
• 5．4．6 地學模型的集成60-62
• 5．5 系統(tǒng)實現(xiàn)結(jié)果分析62-67
• 結(jié)論67-70
• 致謝70-71
• 參考文獻71-74
• 附錄74-75

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祁連山區(qū)降水的地理分布特征    湯懋蒼

“數(shù)字地球”中的三維GIS技術(shù)    李軍,景寧,孫茂印

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3D繽紛世界 卓越傾力支持    

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為Windows控制增加三維效果    潘學寶,張建蘭

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FLASH中光影效果的運用    喬梁;

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HP可視化工作站三維創(chuàng)作的最佳選擇    

基于設(shè)計數(shù)據(jù)的道路三維動態(tài)建模    秦濤;許振輝;費韻;李俊磊;

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3D的6種方式技術(shù)詳解    成都 虎永存

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革命性家居產(chǎn)品展示方式凸現(xiàn)北京    陸俊

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