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基于CityGML的三维GIS关键技术研究

作　者: 许娇龙
导　师: 景宁
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 城市地理标记语言三维地理信息系统三维可视化空间数据管理空间分析金字塔模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 143次
引　用: 2次
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内容摘要

三维GIS在各个领域得到越来越广泛的应用。相比于传统的二维GIS,三维GIS能更好地反映真实的地理环境信息,提供更友好的交互方式,能对三维空间信息进行分析处理,三维GIS成为当前GIS研究的热点,具有广阔的应用前景。然而目前三维GIS的发展面临着许多问题和挑战,三维空间数据模型和理论还不够成熟,没有统一的可视化框架,各个应用部门之间使用独立的模型和框架,数据共享和互操作困难。城市地理标记语言CityGML(City Geography Markup Language)是开放地理空间联盟(Open Geospatial Consortium, OGC)针对三维城市模型数据互操作推出的城市地理标记语言,为三维GIS提供了统一的数据模型,论文旨在构建基于CityGML的三维GIS,研究了构建基于CityGML的三维GIS的若干关键技术问题,主要工作包括以下几个方面:1、深入研究了基于CityGML的三维城市模型三维可视化技术,提出了一种结合流式读取和数据绑定的快速数据解析方法。在数据加载过程中采用了多线程加载策略,采用构建Direct3D网格对象的办法提高三维图形渲染效率。2、为了实现对CityGML数据的统一管理,论文研究了在大型空间数据Oracle Spatial上创建CityGML数据库的问题。通过简化CityGML数据模型、从CityGML对象模型中提取关系数据表构建了CityGML数据库,在此基础上创建了CityGML数据库导入导出工具。为了实现三维GIS数据网络共享和互操作,研究了构建三维GIS数据发布服务的方法。3、为了提高客户端对大规模三维场景数据的显示效率,研究了客户端数据的组织方式,提出了构建金字塔模型数据缓存的方法以及数据调度方法。4、针对三维GIS的空间分析,提出了三维地球模型下鼠标拣选数据快速获取方法。实现了距离和方位角量测、面积量测等基本的空间量测功能。5、设计并实现了基于CityGML的三维GIS原型系统。实现了CityGML数据三维可视化、存储管理、发布以及客户端组织调度、空间分析等。该平台对基于CityGML的三维GIS框架设计和关键技术进行了应用和验证,可以作为多种应用的基础平台。

全文目录

摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章绪论  12-21
  1.1 研究背景  12-15
    1.1.1 引言  12-13
    1.1.2 问题的提出  13-14
    1.1.3 课题研究的意义  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-18
    1.2.1 三维GIS 空间数据模型研究现状  15
    1.2.2 三维空间数据组织管理技术研究现状  15-16
    1.2.3 国内外已有的科学系统和商业系统  16-18
  1.3 论文的研究内容及组织结构  18-21
    1.3.1 论文的研究内容  18-19
    1.3.2 论文的组织结构  19-21
第二章基于CityGML 的三维GIS 框架设计  21-29
  2.1 CityGML  21-25
    2.1.1 CityGML 简介  21
    2.1.2 CityGML 的特点  21-23
    2.1.3 CityGML 的模型和文档结构  23-25
  2.2 基于CityGML 的三维GIS 框架设计  25-27
  2.3 系统实现需要解决的关键技术  27-28
  2.4 本章小结  28-29
第三章基于CityGML 的三维城市模型三维可视化技术  29-38
  3.1 CityGML 文档快速解析技术  29-31
  3.2 基于多线程的数据加载策略  31-32
  3.3 基于Direct3D 网格对象的模型可视化方法  32-34
  3.4 实验结果及分析  34-37
    3.4.1 多线程数据加载实验  35-36
    3.4.2 不同渲染方式的渲染效率对比  36-37
  3.5 本章小结  37-38
第四章三维空间数据的存储管理及发布技术  38-51
  4.1 空间数据存储管理及Oracle Spatial  38-41
    4.1.1 Oracle Spatial 对空间数据进行管理的优点  39
    4.1.2 Oracle Spatial 对空间数据的管理机制  39-41
  4.2 CityGML 模型存储管理分析与实现  41-47
    4.2.1 简化CityGML 数据模型  41-43
    4.2.2 提取关系数据库表  43-44
    4.2.3 CityGML 数据导入并行化程序设计  44-47
  4.3 三维GIS 空间数据发布  47-50
    4.3.1 CityGML 三维模型数据发布服务的构建  48-49
    4.3.2 实验结果  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章客户端组织调度及空间分析实现技术  51-65
  5.1 大规模三维GIS 数据客户端组织与调度  51-57
    5.1.1 客户端数据的组织  51-53
    5.1.2 客户端数据的调度算法  53-55
    5.1.3 实验结果  55-57
  5.2 三维GIS 空间分析实现  57-64
    5.2.1 一种基于三维地球模型的鼠标拣选数据快速获取算法  57-60
    5.2.2 方位角及空间距离量测实现  60-62
    5.2.3 区域面积量测实现  62-63
    5.2.4 实验结果  63-64
  5.3 本章小结  64-65
第六章基于CityGML 的三维GIS 原型系统设计与实现  65-77
  6.1 三维GIS 原型系统设计  65-67
    6.1.1 系统的设计思路  65
    6.1.2 系统的总体结构  65-66
    6.1.3 系统的功能设计  66-67
  6.2 三维GIS 原型系统实现  67-71
    6.2.1 客户端三维交互可视化子系统  67-70
    6.2.2 CityGML 数据存储管理子系统  70-71
    6.2.3 三维空间数据发布子系统  71
  6.3 面向空间信息领域的扩展应用  71-76
    6.3.1 开发背景  71-72
    6.3.2 系统需求  72-73
    6.3.3 系统功能  73
    6.3.4 系统实现  73-76
  6.4 本章小结  76-77
第七章总结与展望  77-80
  7.1 论文的主要工作  77-78
  7.2 下一步工作展望  78-80
致谢  80-82
参考文献  82-86
作者在学期间取得的学术成果  86

基于CityGML的三维GIS关键技术研究

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