基于X3D的三维地理数据模型设计与实现

论文摘要

随着GIS应用的深入发展,基于抽象符号的二维平面GIS已经无法满足人们对于自然界本原感受的需要。网络虚拟GIS综合了虚拟现实、互联网、地理信息系统等领域的前沿技术,研究现实世界在网络上的虚拟表达,集成了GIS特有的空间查询与空间分析功能,为三维GIS的网络表达提供了一条解决途径。目前网络虚拟GIS的技术还很不成熟,发展也比较缓慢。制约网络虚拟GIS发展的主要因素有:缺乏实用的地理空间数据模型,缺乏有效的地理数据组织与管理方法,GIS功能的可视化表现与人机协同缺乏深入研究等。针对上述问题,本论文展开了研究工作,主要研究内容如下:1.分析并整理了网络虚拟GIS领域的应用需求与发展现状,提出了一种适合于网络虚拟GIS应用的地理数据组织模型,并研究了该模型在虚拟现实场景中的可视化表达。2.针对网络虚拟GIS中的地形建模问题,提出了一种基于X3D的分层、分块方式,并结合ArcSDE讨论了该方式的存储实现。经验证,该方法能够有效的提高数据组织与访问的效率。3.讨论了网络虚拟GIS中地物建模的相关问题,基于LOD思想,设计了一种多分辨率的建筑物表达方法。该方法能够在不影响显示效果的同时大大降低网络数据传输与场景渲染的压力。4.采用J2EE架构设计并实现了一个基于X3D的网络虚拟GIS系统。对本论文的相关研究内容进行验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 三维地理信息系统
• 1.1.2 虚拟现实地理信息系统
• 1.1.3 网络虚拟GIS
• 1.1.4 可扩展的网络图形建模语言X3D
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容与章节安排
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 章节安排
• 第2章 基于X3D的地理数据模型
• 2.1 地理数据建模考虑的因素
• 2.1.1 地理空间要素的可视化因素
• 2.1.2 地理空间要素的数据管理因素
• 2.2 地理数据模型设计
• 2.2.1 传统地理要素分类及缺点
• 2.2.2 三维地理空间要素的组织分类
• 2.3 基于X3D的地理要素可视化
• 2.3.1 二维矢量要素的可视化
• 2.3.2 三维矢量要素的可视化
• 2.3.3 地形要素与地形表面纹理的可视化
• 2.4 三维地物模型的多分辨率建模
• 2.4.1 三维地物模型建模的一般流程
• 2.4.2 三维地物模型的生成方法
• 2.4.3 三维地物的多分辨率建模
• 2.4.4 多分辨率的建筑物细节层次序列设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 基于X3D的网络三维地形建模
• 3.1 三维地形模型
• 3.1.1 地形表达的层次
• 3.1.2 地形表面模型
• 3.2 地形数据的分层分块模型
• 3.2.1 地形数据的分层
• 3.2.2 基于四叉树的分层模型
• 3.2.3 地形数据的分块
• 3.2.4 分层分块模型中的裂缝
• 3.2.5 基于X3D的分层分块地形模型
• 3.3 地形数据的存储模型
• 3.3.1 ArcSDE栅格数据存储模型
• 3.3.2 使用ArcSDE存储地形数据
• 3.4 本章小结
• 第4章 网络虚拟GIS的功能设计
• 4.1 设计思路
• 4.2 虚拟现实相关功能设计
• 4.2.1 航行模式
• 4.2.2 动画管理
• 4.3 三维GIS相关功能设计
• 4.3.1 集成二维地理数据服务
• 4.3.2 空间选择操作
• 4.3.3 属性到图形查询
• 4.3.4 图形到属性查询
• 4.3.5 标签的实现
• 4.3.6 图层管理
• 4.3.7 空间分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 基于X3D的网络虚拟GIS系统实现
• 5.1 系统架构
• 5.2 中间层技术实现
• 5.2.1 中间层组织结构
• 5.2.2 使用Spring管理服务器端组件
• 5.2.3 缓存管理
• 5.3 系统测试
• 5.3.1 系统运行环境
• 5.3.2 系统运行界面
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 后续研究展望
• 致谢
• 参考文献