基于球面四元三角网剖分的层次空间关系推理

主要讨论了在基于四元三角网 ( Quaternary Triangular Mesh,简称 QTM)球面层次格网剖分的基础上 ,通过单元递归细化来确定 2个球面实体的空间关系。传统确定空间关系的方法是通过二元经典剖分元——实体的内部 ( χi)和外部 ( χe) ,通过对 QTM球面层次特征的分析 ,增加了第 3个剖分元——不定剖分元 (χm) ,利用三值逻辑—— true( T) ,false( F) ,和maybe( M)快速准确地确定 2球面实体的拓扑关系。其基本原理是 :在球面四元三角网的根水平带有不确定空间关系开始 ,一层一层地递归细化 ,来排除不可能结果。当细化的信息满足一定的查询要求 ,递归分解过程就停止。特别在细化过程中 ,提出并应用了“继承推理”方法来提高系统效率。

基于QTM的全球地形自适应可视化模型

实时逼真地可视化表达整个地球表面,是地学及空间信息等学科研究的重点问题之一。作者以球面四元三角网(QTM)为基础,构建了全球地形可视化模型,提出一套基于菱形块四叉树的DEM分块组织结构及相应的动态调用方法,并根据地形特征,建立DEM数据块的层次三角网自适应简化准则。最后应用GTOPO30全球地形数据进行相关实验与分析。

基于波前法的球面三角剖分算法

鉴于现有球面三角剖分算法不能同时兼顾算法简单有效、剖分单元变形小和网格信息易于管理等特性,基于波前法层层推进原理,提出一种非层次递归剖分的球面三角剖分算法。并针对相邻波前剖分段数相等,其剖分单元几何变形比较大的情况,提出了网格优化方案。通过与QTM(quaternary triangular mesh)算法比较,从剖分网格质量与剖分单元数两方面,分析了该算法球面三角网格的性能。分析结果表明:剖分所得的网格几何变形小、相似程度高、剖分单元数少,该剖分算法是一种有效的高精度球面三角剖分算法。

全球空间数据剖分模型分析

随着数字地球发展,全球空间信息多尺度表达和管理使得传统平面格网系统的局限性越来越明显,建立全球数据多尺度剖分模型已成为国内外学者关注的热点。该文介绍并分析全球剖分系统,根据剖分单元的形状和最终投影曲面的性质对球面剖分系统进行分类。总结出球面剖分系统具有连续性、稳定性、层次性和近似均匀性等优点,既有效避免了传统平面格网表达全球数据时存在的数据冗余问题,又克服了不规则球面剖分系统无法进行层次关联的缺陷,在管理全球、多层次和海量的空间数据时具有优势。

基于QTM的海平面上升分析与模拟

针对海平面上升影响范围分析与模拟这一国际前沿问题,通过研究基于球面四元三角网(QTM)的关键技术问题,包括复杂拓扑关系计算、LOD剖分、球面水淹分析、基于QTM的多分辨率的DEM数据组织方法和分析精度的相关性评定等,以.Net和Direct3D为开发工具,设计开发了基于QTM的海平面上升影响范围评估模型。该研究结果可为全球海平面上升影响的防灾减灾决策提供有效支撑,并推动了球面数据模型和球面格网拓扑分析的理论成果在全球变化预测相关领域的应用进展。

基于QTM格网的空间数据无缝层次建模

以球面四元三角格网(QTM)为基本单元,构建了全球多分辨率空间数据的层次无缝表达模型.首先引入连续Quaternary编码作为QTM格网的索引,依照其编码规则,发展了该编码到经纬度坐标的转换算法;然后在不改变QTM格网层次特征的基础上,提出了基于顶点延伸的"缝隙"消除法;最后应用ArcGIS中的Wsiearth.tif图像数据和GTOPO30数据进行了相关实验,结果表明:该模型不仅保留了QTM格网的整体结构特征,且有效地解决了多分辨率空间数据表达时出现的"缝隙"问题.

利用球体剖分瓦块构建真三维数字地球平台

全球离散网格是面向空间大数据的模型框架,常用于构建数字地球平台。基于球体的剖分瓦块不仅可以构建真三维的数字地球模型,而且可以实现天地一体化的空间数据集成、融合、表达和应用。本文详细论述了球体大圆弧QTM八叉树网格的剖分原理、网格几何特征分析和编解码方法等理论体系,并利用剖分瓦块实现了球体的任意分割以及地下、地表和空中实体的可视化建模。研究表明,球体QTM网格具有剖分规则简单、体系规整、几何特征明晰,适用性强等特点,尤其是可以推广到椭球。因而,该方案可用于天地一体化的空间数据的组织、管理与应用。

球体散射场计算前置处理中的球面剖分算法

基于球体电磁散射计算,提出了一种新型高精度球面剖分算法——球面三角自适应剖分算法。通过阐述新算法的基本思想、步骤和特点,从几何变形、收敛性和剖分单元数等三个方面,对该算法剖分模型与QTM模型进行了形状特性和剖分复杂度的定量比较分析;针对球体散射计算实例,验证了新算法的正确性与有效性。结果表明:相对于QTM模型,新算法剖分模型的几何变形小、相似程度高、所需剖分单元少,并且具有较高的计算精度。

球体大圆弧QTM八叉树剖分

分析了基于大圆弧QTM的球体八叉树与变长八叉树剖分的原理、方法及其网格体系的特点,推导了网格单元的体积公式,讨论了横向同层网格与径向同列网格的体积变形规律,并与退化八叉树剖分进行了比较,阐述了球体八叉树的编码与解码方法。研究表明,基于大圆弧QTM的球体剖分充分利用了大圆弧的特性,所得的网格体系具有简单、规整和变形适中的特点,可以用于天地一体化空间数据的组织与管理。

球面离散网格与球体离散网格的比较研究

测地线在球体剖分中扮演着十分重要的角色,它保证了球体剖分网格单元的形体简单性和空间关系的一致性。本文基于对欧式空间和流空间的数学认识,探讨了球体剖分的评价标准,提出了基于大圆弧QTM的球体八叉树剖分方法,并指出作为一种大尺度的集成三维空间数据模型,全球三维离散网格是地理信息科学的一个新的发展方向。