球体网格真三维地质模型漏洞的纬度带推扫填补算法

针对利用钻孔数据构建真三维地质模型存在的漏洞问题,依据球体网格剖分理论、网格拓扑关系及其编码的邻近搜索算法,以地层钻孔数据边界作为约束,采用分带推扫方式遍历填补,完成模型的三维重建。文中实质上提出了一种基于离散空间点数据的三维栅格化方法,丰富了GIS三维建模理论。

基于SGOG瓦块的数字地球真三维可视化技术与应用

以Google Earth为代表的第一代数字地球平台,利用球面剖分瓦片,构建了2.5维静态的数字地球表面,实现了地表空间数据的集成、建模和应用,但没有涉及地表上下的空间。本文阐述了球体大圆弧QTM八叉树剖分的规则、瓦块体系的几何特征及其编码原理,设计并实现了瓦块编码到空间直角坐标之间的互换算法,并利用C++和OSG等主流语言,构建了真三维数字地球可视化平台的雏形框架;实现了球面和球体的任意剖分、地表上下空间实体的可视化建模及简单三维空间分析。初步展示了球体瓦块的新一代数字平台在天地一体化空间大数据集成、管理、建模与应用中的优势及前景。研究表明,球体大圆弧QTM八叉树网格,具有简单、规整、几何特征明晰、适宜作为全球离散空间的坐标基准,利于空间实体建模与可视化等特点,可作为构建新一代数字地球平台的数据模型基础。

真三维地质模型构建的球体测地线八叉树网格方法

三维地质空间表达可以准确揭示地质现象与过程的空间结构与分布规律。传统三维地质建模方法广泛存在着面向局部小区域、基于投影数据、表面静态建模、难以进行3D空间查询与分析、不利于时空大数据的组织与管理等缺陷。地球剖分网格以其全球全方位视角、循环递归剖分机制和有机灵活的编解码策略为解决上述问题、构建新一代数字地球平台提供了新的技术方案。本文以郑州航空港经济区为例,利用实测地质数据,基于球体测地线八叉树剖分瓦块(SGOG网格),建立区域真三维地质模型框架,并进行空间分析。在对原始数据进行预处理的基础上,将SGOG特定剖分层次的瓦块节点与地质体外包络体特征点数据进行匹配,构建真三维地质框架;通过漏洞修补和着色渲染,建立多尺度多地层三维地质体模型;在此基础上,进行真三维地质空间分析,包括地质体真三维剖面、数字钻孔以及几何特征参数计算。实验结果表明:本文的建模方法,不但结构简单,操作方便,适用于复杂不规则的地质体,而且可以利用SGOG瓦块的多尺度特性,灵活实现精度与尺度的自适应表达,方便进行多角度真三维空间分析。地球剖分网格是数字地球发展的必然趋势。

球体八叉树网格编码修正及与传统坐标的变换

针对原有球体测地线八叉树网格(SGOG)编码存在的长而无序、不适宜径向大尺度地理空间剖分、与OSG模型渲染机制不能很好兼容的缺陷,该文提出了修正SGOG编码方案。该方案严格遵守SGOG编码模型,修改了编码的方法与次序,精简了编码长度,优化了内涵结构,面向整个地球系统空间的剖分,方便后续的建模处理;在上述基础上,设计并实现了修正SGOG编码与空间直角坐标的相互转换算法,进而以空间直角坐标为中介,实现了修正SGOG编码到地理坐标系的换算。研究结果表明,修正SGOG编码方法可以很好地解决原编码方式的缺陷,提升了建模的效率与效果,有利于推动SGOG的进一步应用。

球面四元三角网修正方向编码的邻近搜索算法

针对球体测地线八叉树网格(SGOG)采用的修正方向编码邻近关系复杂的问题,该文提出了其邻近搜索算法。先对修正方向编码特征进行分析,发现在递归剖分过程中,子三角形(剖分层次n≥3)相对于其二级父三角形的位置是固定的,随后给出了三角网格方向判断及邻近规则。结果表明,本文算法的效率大约为传统球面四元三角网(QTM)Bartholdi搜索算法的6倍。本研究对SGOG在时空大数据管理与建模中的应用具有重要意义。

球体剖分瓦块的大区域真三维地理场景构建

针对目前地理信息科学领域存在的三维地理场景大都是局部的、基于投影的2.5维表面模型的问题,该文提出了利用球体大圆弧八叉树剖分(SGOG)瓦块建立大区域真三维地理场景的方法。将SGOG特定剖分层次的顶点与全球共享DEM数据进行匹配,构建大区域真三维地形框架;以地形起伏度为阈值,采用不同层次的瓦块进行自适应建模,大大减少了数据量;粘贴遥感纹理,建立虚拟地理场景。中国大陆地区的实验结果表明:所提方法不但顾及了地球曲率,克服了投影变形的缺陷,而且可以利用SGOG多尺度特性,灵活建立各种(混合)尺度的模型,并可实现地表上下空间的一体化建模。