基于ArcGIS的地形三维可视化方法的研究与实现

论文摘要

随着GIS应用的不断深入,以二维方式处理三维地形空间数据已不能满足实际应用的需求,用户需要三维可视化、动态交互地处理、分析、显示他们的多种地理相关数据。同时,随着计算机图形技术的发展,三维仿真逐渐完善,三维表示的地形较之平面地图有更多的优越性。体现了地形三维化的趋势。本文对现有国内外三维地形生成技术和可视化技术进行了分析。结合当今三维地形仿真方面的最新发展,如基于真实地形数据的组件式GIS解决方案,对基于视觉感受的三维地形生成技术以组件化的形式加以实现。本文总结了数字地形模型及数字高层模型建模的基本原理与方法,包括规则格网地形模型、不规则三角网地形模型的建模。对三维图形计算机显示的基本原理进行了讨论,详细介绍了坐标系变换、投影变换和光照模型的基本原理。本文选取ESRI公司提供的ArcObjects组件库,结合VisualC++6.0,ArcGIS 8.3开发环境开发一个具有三维显示DEM地形表面功能,同时可以叠加影像数据进行三维场景漫游的系统。该系统在小区的物业管理、城市规划、森林防火等领域有一定的应用价值,对使用组件技术实现三维地理信息系统的二次开发提供一种开发思路。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 论文研究背景及意义
• 1.2 基于GIS的三维可视化现状
• 1.3 地理信息系统（GIS）简介
• 1.3.1 地理信息系统的概念
• 1.3.2 地理信息系统的历史及现状
• 1.3.3 地理信息系统的发展趋势
• 1.4 三维可视化建模开发技术
• 1.5 论文主要内容
• 2 地理信息系统的二次开发方法
• 2.1 GIS常用的开发模式
• 2.1.1 独立二次开发
• 2.1.2 单纯二次开发
• 2.1.3 集成二次开发
• 2.2 地理信息系统的二次开发组件ArcObjects
• 2.2.1 ArcGIS简介
• 2.2.2 ArcObjects简介
• 2.2.3 在ArcGIS的基础上开发方法
• 2.3 本章小结
• 3 三维地形建模
• 3.1 地形数据模型DTM与DEM
• 3.1.1 数字地形模型的含义
• 3.1.2 数字高程模型的含义
• 3.1.3 DEM表面建模的各种方法
• 3.1.4 数字高程模型DEM的分类
• 3.2 数字地形建模方法
• 3.2.1 用TIN法构建三维地形
• 3.2.2 用Grid法构建三维地形
• 3.2.3 格网型DEM与TIN型DEM的比较
• 3.3 模型应用
• 3.3.1 空间线长度
• 3.3.2 空间地形分析
• 3.3.3 谷脊特征分析
• 3.3.4 等高线分析
• 3.3.5 剖面分析
• 3.4 本章小结
• 4 可视化理论和方法
• 4.1 三维图象显示的基本原理
• 4.1.1 坐标系
• 4.1.2 坐标的基本三维变换
• 4.1.3 投影变换原理
• 4.2 光照与纹理
• 4.2.1 光照模型
• 4.2.2 纹理图象的分类
• 4.2.3 获取纹理图象的基本途径
• 4.2.4 纹理映射
• 4.3 ArcGIS中三维可视化方法简介
• 4.4 本章小结
• 5 系统设计与实现
• 5.1 VisualC++6.0概述
• 5.2 AreObjects中的MapControl与Scene Viewer Control控件
• 5.2.1 MapControl控件及相关类与接口
• 5.2.2 Scene ViewerControl控件及相关类与接口
• 5.3 系统结构设计
• 5.4 ArcObjects结合VC++开发的具体过程
• 5.4.1 VC++环境配置
• 5.4.2 MapControl控件的开发过程
• 5.4.3 Scene ViewerControl控件的开发过程
• 5.5 系统功能模块划分及设计
• 5.5.1 加载DEM数据模块
• 5.5.2 叠加纹理数据模块
• 5.6 系统运行结果
• 5.7 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢