矿山三维地质建模与可视化研究

矿山三维地质建模与可视化技术研究 ,是“数字地球”、“数字矿山”的核心组成部分 ,是现代矿山信息化研究的热点和重点。本文介绍和分析了几种常见的空间插值方法和目前比较流行的三维地质构模和可视化技术 ;并针对我国矿山开采和工程建设的特点 ,提出了矿山三维地质建模和可视化研究的方法和思路 ,为我国矿山信息化建设提供一定的理论依据。

基于球面DQG的矢量与地形数据无缝集成

现有的全球大规模空间数据可视化系统主要侧重于影像和地形数据的综合表达,针对矢量与地形的集成可视化能力相对较弱。该文以球面退化四叉树格网(Degenerate Quad-tree Grids,DQG)为基础,通过DQG格网的三角化过程构建了地表DEM模型,并提出了从矢量线对象到地形格网表面的映射方法。采用GTOPO30数据集和国界矢量数据进行了相关实验,结果表明:该方法能实现矢量数据与多分辨率DEM的无缝集成,并能有效地避免矢量对象"悬浮"和"入地"等现象。

矢栅一体化的三维地形可视化研究

三维地形可视化是三维GIS中的一个重要功能。由于传统的地形可视化仅仅考虑了三维地形的真实显示,因此忽略了GIS中对空间数据的分析功能,文章探讨了适合在三维地形上矢量栅格数据一体化显示的方法,使用空间插值的方法在栅格纹理上叠加矢量图形。矢量数据的加入为在三维地形上进行空间分析提供了可能性。笔者将该方法应用于荆江地区的三维地形显示,取得了较好的效果。

基于测量数据的时空三维地形构建与可视化

基于无人无缆自主水下航行器及其测量传感器开展海洋环境勘察与监测是未来海洋开发的重要应用领域,测量数据的矢量建模及其可视化显示是其中的关键技术之一。针对AUV的多波束声呐地形测量数据,开展了地形矢量模型构建与可视化研究,给出了传感器数据处理与时空配准、海底地形坐标变换等方法,设计了一种优化的Delaunay三角网建模算法,构建了三维海底地形矢量模型,提出了三维矢量模型真实感表达方法。基于海试测量的离散数据完成了具有真实感特点的三维海底地形矢量模型的构建与显示,实验结果表明:所提出的研究方法是合理、可行的,克服了多波束声呐只能提供离散地形高程数据的缺点,其地形数据的连续矢量化处理与可视化显示的优点对于海洋环境立体化与可视化监测具有重要的意义和应用前景。

基于DTM的城市网格化管理部件数据的质量评价

城市网格化管理是一种数字化城市管理模式,是我国数字城市技术应用领域的重大突破,在国际上处于领先地位,对其部件数据质量评价与控制具有重要的现实意义。针对城市网格化管理部件数据的地域性分布特点,运用空间插值算法,提出一种基于数字地面模型(DTM)的城市网格化管理部件数据质量评价方案(以上海市为例)。实验结果表明,该方案更能准确的度量整体数据的质量。

基于空间数据插值算法的空间散乱数据体绘制实现

体绘制技术是一种能够真实地反映空间数据场内部信息的可视化技术。在体绘制研究领域中,非规则的空间散乱数据体绘制目前仍然是一个研究热点。文中采用空间数据插值算法对散乱的原始数据进行网格化插值,然后使用光投影体绘制算法对规则网格数据进行体绘制。最后,通过新方法实现了某油藏区地下流体压力和孔隙度分布结构的体绘制。

视觉无损的SVG空间矢量数据压缩算法

现有基于可缩放矢量图形SVG的空间矢量数据网络发布往往存在着网络延时大、浏览器资源占用率高等问题。根据窗视变换原理,提出了视觉无损的SVG空间矢量数据压缩算法。该算法通过重新设定SVG的地图范围,根据新的范围对原始空间数据进行变换,从而实现空间数据的约减。实验结果表明,该算法优于常用的Douglas-Peucker算法,在提高压缩率的同时也减少了计算时间。

基于海量空间数据的实时地形视景仿真算法研究

随着数字地球和数字城市概念的提出,建立海量空间数据的实时地形视景仿真系统受到了越来越多的关注。建立了多分辨率空间数据的四叉树结构模型,提出了基于屏幕分割的LOD数据装载算法和基于相同地理空间大小的LOD数据分割方法,实现了任意方向和分辨率数据块之间的无缝拼接,融合了视相关和地表特征的地形简化方法,同时综合运用了可视区数据的各种预处理手段,提出了可视区数据小量更新算法。通过原型系统开发,在微机平台上地形绘制速度可达每秒25帧。

基于GIS的三维虚拟地球的研究与实现

越来越多的三维应用需要绘制椭球大地,以体现真实的地理环境。要构建一个三维地球,首先需要有能力对全球海量数据进行高效访问与处理;其次为了实现对全球地形与地物的快速绘制,在构造场景时必须对地球表面进行层级分块,以便只载入需要的地理数据并构造它们的场景;另外为了得到恒定帧速,构造新场景的工作应放进后台线程中。给出了一个基于GIS的三维虚拟地球的系统设计,对其中的关键技术作了重点讨论,实现了一个原型系统TerraGlobe。

海底地形数据组织与可视化选取技术

海洋测绘数据信息化是构建智慧海洋的基础,而海底地形数据是海洋测绘数据中的重要内容。为更加便捷和高效地管理与利用地形数据,本文结合工程实际需求,研发了海底地形数据管理平台。首先,基于海底地形数据的特点,提出多分辨率海底地形组织模型,对不规则区域的海底地形进行多分辨率模型构建,实现了对多波束实测数据的组织管理;在此基础上,提出了多尺度海底地形分级渲染优化算法与海底地形数据空间截取算法,利用分级渲染与数据裁剪算法实现对海底地形数据的可视化表达预览和选取服务;最后,以典型的多波束测深数据为例,基于研发平台完成了数据从存储、组织管理到可视化预览选取的一体化管理与服务,验证了本文算法的可靠性与实用性,同时可为海底地形数据管理服务提供一定参考。

空间矢量数据渐进传输研究

文章介绍了使用渐进传输的原因,并具体分析了渐进传输过程、采用渐进传输对网络的影响、空间矢量数据渐进传输的数据结构及客户端与服务器数据交互过程。

空间划分双因子耦合PDE模型与算法

为了计算格网划分的数目和间距,根据地形因子和数据密度提出了空间划分双因子耦合PDE模型算法.利用地形曲面偏微分方程与地形因子、样本数据密度的偏导函数关系,通过曲面方程作等价替代方程进行系统消参来减小系统误差,利用Laves划分标识[63]和循环递归算法建立坡度和数据密度耦合模型.模型能够解算出每个区域单元格间距和数目,解决了非凸集合产生非法边界及多边形的问题.通过可视化验证和对比分析表明,算法运行时间随样本数据成倍增长时呈线性增加,程序运行时间约为其他算法的1/6~1/4.

基于ArcIMS的海岸带多源空间数据集成及其信息服务

目前,大部分的空间数据共享还是基于地理元数据的传统共享模式,而且多以文本或者简单缩略图的形式提供海量多源空间数据的共享,这在应用上,一方面存在着一些不足;另一方面,随着网络的普及,公众对多源空间数据的网络统一集成显示与可视化共享提出了迫切需求。基于此,在深入分析了多源空间数据集成及可视化共享需求的基础上,针对海岸带多源空间数据的特性,研究了海岸带多源空间数据网络集成显示、矢量和栅格的图形交互查询、可视化信息下载的技术方法,并以"台海区域多源空间数据集成共享系统"为例,介绍了基于ArcIMS的海岸带多源空间数据集成显示与信息服务的具体实现过程。实践证明,这种海岸带多源空间数据集成显示与可视化共享技术,能以"所见即所得"的方式较好地满足用户的网络共享需求。

面向大规模地理矢量线数据的多层级实时可视化技术

针对主流方法难以满足多层级实时可视化的需求,提出面向大规模地理矢量线数据的多层级实时可视化技术。建立面向多层级瓦片绘制的自适应可视化模型,设计像元四叉R(pixel quad R, PQR)树空间索引和基于PQR树的自适应可视化算法,分别用于支撑模型的数据组织和可视绘制。在10亿规模数据集上的实验表明:该技术在0.57 s内可计算任一层级上的可视结果,并且计算耗时大幅小于主流方法。当数据规模急剧增长时,该技术在各显示层级上仍具有较好的可视性能,最低可视速率超过100张/s,大幅优于主流方法。该技术在单机条件下即可支撑大规模地理矢量线数据的多层级实时可视化,在空间大数据探索分析领域具备较好的应用前景。

多源矢量空间数据可用性评估的可视分析

本文将可视分析引入到多源矢量空间数据可用性评估中,为用户提供探索发现数据可用性的环境。在论证可行性的基础上,制定了多源矢量空间数据可用性评估可视分析应遵循的基本原则。在反映多源空间数据的同时,根据用户需求确定评估内容,触发相应模型计算并可视化表达,将用户需求、人脑认知通过交互界面和计算机算法模型相结合,允许用户按照自身需求了解不同数据的各种信息,帮助用户发现隐藏在数据中的知识,进而制定科学合理的数据使用方案。

基于Cressman优化算法的海洋矢量数据插值方法研究

随着海洋监测技术的发展,多源、异构、多维的海洋数据成指数激增。当前用于海洋数据的插值技术存在处理速度慢、读取效率低等问题,难以满足数据处理的需要。针对具有空间分布特性的海洋矢量数据,本文旨在研究一种高效的插值方法,首先基于Moran's I对矢量数据进行空间相关性分析,根据数据间的聚类程度对数据集进行冗余度处理,然后基于Cressman插值算法对处理后的矢量数据进行插值展示。最后,以某区域的流场数据进行仿真,验证了基于Cressman插值优化算法的合理性和可行性。

基于S-57标准的电子海图三维可视化

S-57是HIO"数字海道"测量数据传输的标准,已成为全球海道部门进行信息化管理的重要手段.随着三维建模及可视化技术广泛应用于海道信息化建设,如何利用S-57海道数据实现三维可视化是"数字海道"有待解决的问题.基于S-57标准建立海道数据三维可视化模型,利用空间插值技术,优化数字海道的三维地形数据,同时建立三维对象的实时数据交换接口,真实反映海域内船舶的航行状况及电子海图对象的空间信息,为船舶监控、海上营救和海事管理提供重要的参考依据.

NCEP气象数据结合SRTM地形数据的高海拔山区风资源评估方法

在进行高海拔山区风资源评估时,由于山区复杂的地形条件,很难从当地气象部门获得足够的风速实测数据。为了解决高海拔山区风电场宏观选址中风资源数据稀缺的问题,以美国国家环境预报中心(national centers for environmental prediction,NCEP)发布的气象数据和航天雷达地形测绘计划(shuttle radar topography mission,SRTM)获取的地形数据为数据源,选用了反距离插值法和地形权重插值法,生成考虑和不考虑地形因子的2套风速模拟数据,并将其与实测数据进行比较,探讨适用于高海拔山区的风资源评估方法。结果表明,利用地形权重插值法得到的复杂地形风速模拟数据,与云南省实测风速更吻合。因此,在当地气象资料不全时,利用NCEP气象数据结合SRTM地形数据进行风资源评估能在一定程度上满足高海拔山区风电场宏观选址的需求。

时空数据空间特征的动态可视化模型

本文以多时态地理现象空间特征的连续变化过程的动态可视化表达为研究对象,借鉴Flash中逐帧动画和形状补间技术的设计思想,提出一种以时间为驱动的时空数据之空间特征的动态可视化模型:设计一组适用点、线、多边形地理实体的空间特征的图形变形算法,用于在"关键帧"之间插值生成足够多中间时刻的地理现象的空间特征状态作为"中间帧";采用合适的地图动画时间比例尺,连续播放各个"关键帧"和"中间帧",最终实现逼真动画效果的空间特征动态可视化。

机载LiDAR点云密度和插值方法对DEM及地表粗糙度精度影响分析

机载LiDAR点云是获取高质量数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的主要数据源,而地表粗糙度作为DEM的主要派生产品,在地学研究中发挥了重要作用,但点云密度和插值方法对DEM及地表粗糙度精度影响程度并没有明确结论。为此,本文利用不同地形条件下的林区机载LiDAR点云为实验对象,将原始点云随机缩减为不同的采样密度,利用5种常用插值方法(克里金(Ordinary Kriging,OK),径向基函数(Radial Basis Function,RBF),不规则三角网(Triangulated Irregular Network,TIN),自然邻域(Natural Neighbor,NN)和反距离加权(Inverse Distance Weighting,IDW))构建各个测区不同采样密度条件下的DEM,并通过空间特征和统计特征两方面对DEM及其地表粗糙度精度分析。结果表明:(1)DEM插值算法的精度随点云密度缩减而降低,且数据量缩减至原始数据量的30%后,不同算法精度区别较为明显,其中,RBF和OK精度最优,IDW精度最低;(2)DEM误差与地表粗糙度存在正相关,随数据密度降低,OK、RBF、IDW所得粗糙度与DEM误差的相关系数均降低,与TIN和NN的相关系数先降低后在30%处升高;(3)从插值生成的DEM中提取地表粗糙度,其误差随数据密度缩减而增大,其中IDW所得粗糙度的精度在密度为90%和70%时最高,而数据密度缩减至50%后,RBF能够更准确地捕捉到地形变化。