论文摘要
地球系统,物理上是多圈层的流体空间,逻辑上是非线性的复杂巨系统。人们对地理空间认知和描述的数据模型经历了地图投影、全球离散网格(Discrete Global Grid Systems,DGGs)和地球系统空间网格(Earth System Spatial Grid,ESSG)三个阶段。适用于小尺度空间的地图投影模型存在着数据裂缝、空间分析不准确、数据集成与共享困难等三大问题。DGGs仅恢复了地球表面的流体性质,本质上仍属于投影模型(投影面为球面)。ESSG彻底恢复了地球系统空间的流体性质,面向时空大数据的整合与集成,是构建新一代真三维数字地球平台的基础,对全球或大区域综合问题研究意义重大。球体测地线(QTM)八叉树网格(Sphere Geodesic Octree Grid,SGOG)是ESSG模型的一种,具有剖分规则简明、瓦块形体简单、排列规整、几何特征明晰的特点。先期研究已经实现了剖分体系构建、网格形变分析、网格编解码方法等基本模型理论。本文在以上基础上实现了SGOG网格在大流域地形与大区域地质体真三维建模与分析中的应用。主要研究成果如下:(1)提出了修正SGOG编码方法。针对已有SGOG网格编码主要针对地球固体本身的缺陷,提出圈层码部分用一位十六进制数表示,区分球面四叉树与径向二叉树,实现横纵向独立剖分;为解决固定方向编码码序旋向不同,不利于模型渲染的问题,提出了修正方向编码方法。(2)提出了基于SGOG瓦块的大尺度地理空间真三维建模方法。依据SGOG的剖分机制,将经过适宜性处理(抽稀或加密)的地理空间特征点,映射到某层网格编码上,进而落实到瓦块实体上,藉此构建多尺度的地理空间可视化模型;利用地理空间特征(高程或地层性质等)阈值,控制SGOG的递归剖分层次,构建自适应多尺度地理空间真三维模型;基于SGOG瓦块可以实现天、空、地一体化的真三维建模。(3)研究了真三维地理空间分析方法。基于长江流域真三维地形模型和SGOG瓦块几何特征,进行了多尺度真三维地形参数的提取与分析。包括流域真实地表面积、球面投影面积、地形起伏度、地表粗糙度、地貌二维、三维分形维数,并与投影网格模型相应参数进行了比较分析。基于郑州航空港经济区的地层SGOG网格模型,实现了地下空间的真三维分析。包括几何特征(表面积与体积)计算、任意三维剖面和虚拟数字钻孔。(4)研发了基于SGOG瓦块的真三维地理空间建模与分析系统。基于以上研究,利用MFC框架和OSG环境,实现了基于SGOG瓦块的真三维地理空间建模与分析系统的开发,功能包括SGOG剖分算法实现、大尺度地理空间真三维建模与渲染、数字地形分析、地下空间三维分析等模块。获得2项软件著作权。
论文目录
文章来源
类型: 硕士论文
作者: 赵光成
导师: 王金鑫
关键词: 地球系统空间网格,球体测地线八叉树网格,真三维地理空间建模,空间分析,网格编码
来源: 郑州大学
年度: 2019
分类: 基础科学,信息科技
专业: 自然地理学和测绘学,计算机软件及计算机应用
单位: 郑州大学
分类号: P208
总页数: 90
文件大小: 4896K
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标签：地球系统空间网格论文; 球体测地线八叉树网格论文; 真三维地理空间建模论文; 空间分析论文; 网格编码论文;