基于正八面体球面离散格网模型的全球遥感影像浏览系统研究

论文摘要

随着空间技术和信息技术的不断进步与完善,特别是全球航天遥感与全球定位技术的迅速发展,遥感动态监测的范围不断扩大,以至于扩展到全球。使得人们能够获得有关地球的多分辨率、海量、实时的对地观测数据,为人类进行全球可持续发展研究、资源环境变化监测、灾害预警预报、国家安全保卫等,提供了丰富的空间基础数据。在这种背景下,传统的平面模型由于在处理大区域数据时投影变形大、缺乏多尺度表达,已不能完全满足全球空间信息管理的需要。而球面离散格网模型具有全球性、连续性、层次性和动态性的特点,成为解决问题的有效方法之一,有望从根本上解决传统平面模型存在的局限。本文围绕球面离散网格模型进行研究,完成的主要工作如下:1.分析了平面模型在大区域或全球范围应用中存在的局限,对球面离散格网模型的国内外研究现状进行分类介绍,分析了虚拟地球产品显示的原理与存在缺陷,指出了研究意义和研究中存在的问题。2.以球体内接正八面体为基础,实现了对球面进行递归剖分和QTM剖分,感兴趣区域进行局部高精度剖分。任何方式的球面剖分都不能达到理想中的等面积、等形状,但是格网单元变形分析结果说明:单元形状和面积的分布有一定的规律,随剖分层次的增加,其变化趋于稳定,保证了较深层次剖分在应用中的可靠性。3.定义了格网单元的编码方式,采用Morton码对任意一个格网编码,编码具有唯一性,这种编码方式对递归剖分和QTM剖分都适用,根据编码可以查找一定范围内的格网单元。通过转换算法实现了编码与经纬度之间的转换。给出了球面距离与面积的计算公式。4.定义了正向转换和逆向转换的球面离散格网影像转换方法,实现了影像到球面离散格网的正向转换。给出了球面离散格网的文件存储方法,及文件管理与索引的方式。5.设计了球面离散格网原型系统,利用全球影像和风云三号卫星的遥感数据,做了球面影像多层次表达、复合分析和影像融合的实验。球面离散格网影像数据量小,格网单元大小相近、形状相似,可以进行多层次表达。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 球面离散格网模型
• 1.2 球面离散格网模型研究进展
• 1.2.1 经纬线球面离散格网模型
• 1.2.2 自适应球面离散格网模型
• 1.2.3 正多面体球面离散格网模型
• 1.3 全球遥感影像浏览系统
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 虚拟地球产品
• 1.3.3 虚拟地球产品的实现
• 1.3.4 目前虚拟地球产品存在的缺陷
• 1.4 研究内容及文章结构
• 第2章 正八面体球面离散格网模型
• 2.1 正八面体球面离散格网剖分算法
• 2.1.1 球面递归剖分
• 2.1.2 球面QTM剖分
• 2.1.3 感兴趣区域高精度剖分
• 2.2 正八面体球面离散格网模型变形分析
• 2.2.1 格网模型收敛分析
• 2.2.2 格网单元属性值分布
• 2.2.3 格网单元属性值比例分布
• 2.2.4 球面三角剖分变形规律
• 2.3 正八面体球面离散格网模型对矢量与栅格数据的表达
• 2.3.1 球面离散格网模型表达矢量数据
• 2.3.2 球面离散格网模型表达栅格数据
• 第3章 正八面体球面离散格网单元编码
• 3.1 格网单元编码的方法
• 3.2 经纬度坐标与格网单元编码的转换
• 3.2.1 QTM剖分中经纬度与格网单元编码的转换
• 3.2.2 递归剖分中经纬度与格网单元编码的转换
• 3.3 由格网单元编码查找边边相邻格网单元
• 3.3.1 上下方向格网单元查找
• 3.3.2 左侧格网单元查找
• 3.3.3 右侧格网单元查找
• 3.4 由格网单元编码查找一定范围内格网单元
• 3.5 由格网单元编码计算球面距离与面积
• 3.5.1 球面两点间距离
• 3.5.2 球面多边形面积
• 第4章 遥感影像到球面离散格网的转换
• 4.1 遥感影像到球面离散格网的转换方法
• 4.1.1 影像到球面离散格网的正向转换
• 4.1.2 影像到球面离散格网的逆向转换
• 4.2 遥感影像到球面离散格网转换的实现
• 4.2.1 HDF格式遥感影像到离散格网转换的实现
• 4.2.2 world配置文件遥影像到离散格网转换的实现
• 第5章 球面离散格网影像存储与管理
• 5.1 格网单元影像数据的存储
• 5.2 格网单元影像数据的管理
• 5.3 格网单元影像文件索引
• 5.4 基于HDF格式存储管理离散格网单元数据
• 第6章 原型系统的开发与实验
• 6.1 原型系统开发
• 6.1.1 系统基本框架
• 6.1.2 OpenGL操作渲染管线
• 6.1.3 离散格网影像表达的实现
• 6.2 离散格网模型影像操作实验
• 6.2.1 离散格网单元影像查找
• 6.2.2 遥感影像多分辨率表达
• 6.2.3 球面影像复合分析与融合
• 第7章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 后记