基于GIS的矿区沉陷三维虚拟现实实现技术

论文摘要

淮南煤矿资源的开采给当地经济的发展作出了很大的贡献,但是由此而产生的地表位移、变形和下沉也给当地环境和居民生产、生活造成重大损害。因此沉陷区的保护治理工作迫在眉睫。同时地理信息系统作为一项日趋成熟的空间地理信息技术已广泛应用到科研和项目实践的各个方面,其空间分析、可视化和辅助决策技术为矿区沉陷评价和治理提供了良好的技术平台和最优的系统解决方案。最后,专业的三维GIS软件的发展为本论文的实现提供了可能。本文矿区虚拟现实系统采用的是目前国际上较为流行的大型3DGIS软件技术来实现。论文主要分为数据和功能实现两个部分,数据的前期制作涉及到地形制作和地物建模两个部分。地形数据的处理采用ArcGIS桌面系列软件和Skyline的TerraBuilder,地物模型则采用3DMax大型3D建模软件,最后场景的整体组建则在TerraExplorer Pro中完成。系统实现基于Skyline二次开发,在Visual Studio2005为开发环境中,运用CSharp语言编写系统框架,调用Skyline功能接口实现沉陷系统GIS功能。另外作为3D系统的补充,本论文系统同时实现矿区的二维地图的GIS基本功能,采用的是ArcEngine二次开发技术。本文首先阐述了矿山开采沉陷三维可视化的国内外研究现状和系统实现的内容。第二章概述了三维GIS技术特点和系统实现涉及到的GIS基本理论。第三章描述了系统开发技术路线的选择以及数据库设计和系统总体功能模块设计。在此基础上第四章详细叙述了运用ArcEngine和Skyline第三方控件开发二三维沉陷区的可视化及业务分析功能的系统实现。图[40]表[5]参[49]

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 选题背景
• 1.2 国内外发展现状
• 1.2.1 三维GIS的发展
• 1.2.2 矿区沉陷三维虚拟现实技术现状
• 1.2.3 存在问题及发展趋势
• 1.3 论文实现内容
• 1.4 论文研究意义
• 2 矿区沉陷三维可视化模拟系统技术基础
• 2.1 三维GIS技术
• 2.1.1 技术特点
• 2.1.2 三维GIS实现
• 2.2 GIS理论基础
• 2.2.1 数字高程模型
• 2.2.2 投影变换
• 2.2.3 数据重采样
• 2.2.4 缓冲区分析
• 2.2.5 栅格叠置分析
• 2.3 Skyline技术
• 2.3.1 TerraBuilder
• 2.3.2 TerraExplorer Pro
• 2.3.3 TerraExplorer API
• 3 基于GIS的矿区沉陷三维可视化模拟系统的设计
• 3.1 沉陷三维模拟系统概述
• 3.2 系统开发技术路线
• 3.2.1 GIS数据处理及二次开发平台选择
• 3.2.2 开发工具及语言选择
• 3.2.3 三维建模软件3DMax
• 3.3 系统数据库设计
• 3.4 三维沉陷模拟系统主要功能模块设计
• 3.4.1 淹没分析
• 3.4.2 剖面分析
• 3.4.3 信息查询
• 3.4.4 二维缓冲区分析
• 3.4.5 专题图制作及打印输出
• 3.4.6 辅助工具
• 4 沉陷模拟系统实现
• 4.1 前期数据处理
• 4.1.1 地形建立
• 4.1.2 三维模型制作
• 4.1.3 水面制作
• 4.1.4 三维场景整合
• 4.2 误差分析
• 4.3 主要功能模块实现
• 4.3.1 淹没分析功能实现
• 4.3.2 剖面分析功能实现
• 4.3.3 属性查询
• 4.3.4 缓冲区生成
• 4.3.5 三维高程查询
• 4.3.6 地图输出
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介