基于CORBA的三维可视化GIS体系结构

通过分析近年来三维可视化GIS和分布式计算技术的发展动态，探讨了在互联网时代三维可视化GIS在海量、复杂空间数据组织方面的技术发展，提出了基于CORBA规范的发布式三维可视化GIS体系结构，详细阐述了异构系统平台上异种数据源间的交互、数据调度等一系列关键技术难题的解决方案，并在理论上给出了其可行性分析。     

GeoDB的空间数据引擎

介绍了GeoDB系统的空间数据引擎的设计与实现，提出了多源空间数据无缝集成的概念。通过一个虚拟空间数据引擎的调度实现了多源数据之间的直接访问。     

空间数据技术在10KV配电网调度GIS中的应用

文中以大型城市10KV配电网的运行调度地理信息系统（GIS）为背景，详尽介绍了当前全球先进的空间数据技术在电网动态运行及调度管理中的 应用原理和实现方法，利用空间拓扑分析法和面向对象（Object Oriented)集成开发技术，成功地实现了10KV 配电网数据和图形的统一管理，同时还具备了对电网数据的实时监控、综合分析及辅助决策功能。     

面向Agent的车辆监控空间数据调度模型

设计面向Agent的车辆监控空间数据调度模型,通过软件Agent实体将静态海量地图数据与实时车辆空间数据的调度分解成原子任务进行处理并显示。该模型充分利用Agent的自治性、主动性和反应性特点,自主处理地图数据和车辆信息调度,在软件层次上实现车辆动态信息显示的实时性,有效解决了海量地图数据显示造成的响应过慢或停顿问题,降低了系统设计的复杂度,为如何将Agent思想和方法学应用于GIS开发提供了参考。     

大型GIS空间数据组织方法初探

介绍了以“数字地球”为目标的具有多级比例尺,包含海量数据的大型地理信息系统空间数据（重点为栅格数据）的组织、管理调度方式及应用,介绍了空间数据结构特点,讨论了满足海量数据无缝连接与漫游要求的空间数据组织,管理方式,同时介绍了应用实例。     

基于嫦娥一号CCD相机和激光测距数据的月球三维可视化系统

嫦娥一号成功地获取了月球表面高分辨率和高清晰的地形和影像数据,为建立全月球三维场景的可视化提供了真实而丰富的数据源.通过分析大规模空间数据的三维可视化,介绍了所设计和实现的月球三维可视化系统的功能、体系结构和工作流程,并对系统的关键技术进行了重点讨论.实例结果表明,月球三维可视化系统在空间数据可视化建模、栅格数据和矢量数据的组织方式、极区数据的三维表现,以及数据的动态调度和三维场景的实时渲染技术等方面都有独特的解决方案,实现了全月球大规模数据的无缝组织、高效访问和无缝浏览.     

基于平衡兴趣树的P2P空间数据服务调度*

构建空间信息网格要求解决海量地理空间数据传输问题,通过分析空间数据服务特征,对空间数据设计了多级网格索引,利用P2P技术设计了基于平衡兴趣树的空间数据服务网络模型。算法按peer兴趣区对申请空间数据服务的peer进行组织,将peer间路由关系动态组织成一种新的拓扑结构——平衡兴趣树。算法可动态维护网格热度表中数据块的热度,通过热度表可快速发现网格数据块在P2P网络中的位置并下载,从而减轻了空间数据服务器压力,提高了服务效率。     

基于元数据的空间数据管理研究

提出了元数据管理下的空间数据组织方式，充分发挥文件存储和数据库存储各自的优势，把各种基础地理数据利用空间数据库有机地组织起来，解决了空间数据组织过程中经常遇到的一些问题，如时态空间数据的存储、数据无缝连接和多尺度问题、海量空间数据的存储检索，对于空间数据的组织管理与共享实现有一定的参考价值。     

基于空间数据引擎的数据库设计与构建

空间数据可通过矢量数据和栅格数据两种数据结构来表达，并可利用ArcSDE对这2种数据进行管理。该文以ArcSDE为空间数据引擎，用大型关系数据库管理空间数据，建立了数据库、服务器、客户端3层体系结构。以C/S和B/S相结合方式运行的网络化海量数据库管理系统，实现了空间数据的有效组织和管理，并在实践中得到了很好的应用。     

一种基于剖分的空间数据存储调度服务模型

随着空间数据应用领域深度和广度的扩展,空间数据在组织、存储、更新、应用等方面存在速度、效率等难题。针对上述问题,基于地球剖分组织理论,结合面向客户端聚合服务的G/S模式架构,研究并提出一种空间剖分数据存储调度服务模型。给出了该模型体系架构、数据访问流程,设计了模型的地址编码结构及地址解析过程,形成了一种有效的"数据分散存储,客户端信息汇聚"的空间剖分数据组织管理、按需整合、快捷调度的机制,实现并验证了服务原型系统,其具有一定的理论意义和应用价值。     

大区域地形可视化技术的研究

近年来，地形场景的实时绘制已受到人们越来越广泛的关注，目前已经提出的一系列场景加速绘制算法,虽然在不同的应用场合也取得了一定的效果，但都存在着局限性，尚不能满足大区域地形环境的实时高速绘制的要求，而与其密切相关的技术主要涉及到地形多分辨率表示、海量地形数据和纹理数据的分页管理、地形和纹理数据的LOD控制、地形和纹理数据的快速存取和更新等．为了能够对地形场景进行实时绘制，在对大区域地形数据管理和实时绘制技术进行研究和试验的基础上，对构建视相关动态多分辨率模型的方法进行了改进，实现了地形模型多分辨率表示与视相关的有机结合，并提出了一种高效的场景数据存取方法，进而实现了一个整合自适应三角网剖分、地形场景数据分页管理和动态更新等相关技术于一体的地形三维可视化系统，试验结果表明，该算法能够实时绘制地形场景，且质量较好．     

大规模非结构网格上基于PC的流线可视化研究

针对大规模非结构网格,提出了两种基于PC的流线可视化方法：内存映像文件方法（MMFM）和多线程out-of-core方法（MTOM）。利用八叉树空间划分大规模非结构网格,并讨论了数据块的组织结构。MMFM将大规模数据文件映像成虚拟RAM,流线构造与in-core方法类似,利用空间分块组织数据,减少缺页请求。MTOM利用多线程技术实现out-of-core流线构造,使得CPU和I／O重叠,隐藏时延,在多CPU上还可并行处理。测试结果表明,MMFM,MTOM都可利用较少内存进行大规模非结构网格的流线可视化,取得了较好的性能。     

A Multiresolution Terrain Model for Efficient Visualization Query Processing

Multiresolution Triangular Mesh (MTM) models are widely used to improve the performance of large terrain visualization by replacing the original model with a simplified one. MTM models, which consist of both original and simplified data, are commonly stored in spatial database systems due to their size. The relatively slow access speed of disks makes data retrieval the bottleneck of such terrain visualization systems. Existing spatial access methods proposed to address this problem rely on main-memory MTM models, which leads to significant overhead during query processing. In this paper, we approach the problem from a new perspective and propose a novel MTM called direct mesh that is designed specifically for secondary storage. It supports available indexing methods natively and requires no modification to MTM structure. Experiment results, which are based on two real-world data sets, show an average performance improvement of 5-10 times over the existing methods.     

森林场景可视化和林火模拟仿真技术研究综述

森林是生态环境系统的重要组成部分。随着气候变暖,恶劣气候气象条件造成全球森林火灾频繁发生,给国民经济和消防救援带来巨大挑战,森林火灾已成为全球主要的自然灾害。因此,森林场景可视化建模、3维场景仿真、林火模拟仿真、火场复现、预测和灾害评估成为林业虚拟仿真研究热点。本文对树木形态结构建模技术、森林场景大规模重建和实时渲染、森林场景可视化、林火模型和林火模拟仿真等前沿技术和算法进行综述。对相关的林木、植被的形态结构表达和真实感可视化建模方法进行归纳分类,并对不同可视化方法的算法优劣、复杂度、实时渲染效率和适用场景进行讨论。基于规则的林木建模方法和基于林分特征的真实场景重建方法对大规模森林场景重建技术进行分类,基于物理模型、经验模型和半经验模型对森林火灾的林火模型、单木林火、多木林火模拟和蔓延进行总结,对影响林火蔓延的不同环境气象因子（如地形地貌、湿度、可燃物等）和森林分布对林火发生、扩散和蔓延的影响进行分析,对不同算法的优劣进行对比、分析和讨论,对森林场景可视化和林火模拟仿真技术未来的发展方向、存在问题和挑战进行展望。本文为基于森林真实场景的森林火灾模拟仿真和数字孪生沉浸式互动模拟系统的构建提供了理论方法基础,该平台可以实现森林场景快速构建、不同火源林火模拟、火场蔓延模拟仿真以及不同气象影响条件的火场预测,可对森林火场救援指挥、火场灾害评估和火场复原提供可视化决策支持。     

一种基于二叉树结构的大规模地形实时渲染方法

对于大规模地形而言，地形场景的实时动态渲染一直是人们关注的重点。该文在充分研究现行场景实时加速绘制算法的基础上提出了一种基于二叉树结构视相关的动态多层次细节地形渲染算法。文章主要分析了地形场景数据管理与实时调度、视相关多层次细节模型与可见性判断以及网格三角化中的裂缝处理等关键问题，并给出了相应的解决方法，最后改进了一种视相关节点重要性度量准则来进行帧频控制。实验结果表明该方法在保持地形场景逼真的情况下，有很好的帧稳定性，较好地实现了大规模地形的实时动态渲染。     

大规模城市三维景观实时浏览解决方案研究及实现

如何实现大规模城市三维景观实时快速浏览是城市景观可视化中的关键问题之一。主要从空间数据组织、管理、调度方面讨论了这一问题,给出了以多层次细节模型简化技术和动态可见裁剪技术为主要技术的解决方案,最后介绍了一个开发城市三维景观实例系统M3DVIEW。     

深度聚类索引下的海量地震数据快速三维可视化

地震数据的三维可视化能够直观反映地质的相关结构信息,为地质勘探等研究提供数据支持。针对传统体绘制算法在集中载入海量数据时存在显示延迟、画面跳跃、卡顿等问题,提出一种快速三维可视化算法。使用变分自编码器和深度聚类学习数据的空间特征表示,通过迭代优化目标函数提高聚类性能,以解决因空间数据分布不均造成的节点重叠问题。建立高效的索引结构,提高数据实时读取的效率,通过时序卷积网络预测下一个视点位置,提前将潜在数据载入内存,避免因海量数据集中加载导致画面卡顿、跳跃。使用基于双层视锥体的视点动态划分调度模型,剔除不必要的绘制节点及减轻系统负荷,从而提高数据渲染速度和流畅度。实验结果表明,该算法在索引结构上查询数据块的时间相比希尔伯特R树算法减少了64.14%~66.37%,预测视点的正确率相比拉格朗日插值算法提高了12.08%~22.70%,实时帧率在较大规模的子集上也能够相对稳定平滑,在保证图像质量的前提下整体系统的渲染性能达到预期效果。     

图形图像融合的海量建筑绘制

目的 城市3维模型数据海量且结构复杂,缺乏一个高效完善的可视化系统往往是影响数字城市应用的瓶颈之一。通常利用多层次细节（LOD）与调度算法减少每一帧绘制的数据量来提高绘制效率,当场景规模足够大时,即使采用复杂的优化算法也难以取得较好的效果。为此,本文在传统算法基础上,提出一种图形图像融合的海量建筑物场景绘制方法。方法 提出并采用视域分级绘制策略,将视椎体平行分割为感兴趣区域、次感兴趣区域和非感兴趣区域,感兴趣区域采用图形实时绘制方法,使用离屏渲染技术将次感兴趣和非感兴趣区域绘制在纹理图像中,每一帧绘制完成后将二者进行顾及深度信息的融合,实现完整场景渲染。结果 使用公开的纽约市区CityGML文件作为实验数据,数据包含了118 195个LOD1和LOD2级别的建筑物模型。分别构建多组不同建筑数量的场景进行帧率统计实验,绘制帧率都达到20帧/s以上。算法实现了视觉无损失的场景完整渲染,并与Cesium平台进行对比实验,证明算法有效且系统运行流畅。结论 图形图像融合的绘制方法,既保持了图形渲染的漫游连续性,同时也具有图像渲染的场景复杂度无关的优点。实验结果表明,针对大规模的低分辨率建筑模型场景,算法可以有效提高系统的渲染能力,在性能相对较低的硬件条件下也能实现海量建筑物实体模型的流畅漫游,并达到视觉无损失的场景完整绘制。