基于三维栅格的GIS距离分析算法研究与应用

基于距离的分析是GIS中的一项基本空间分析功能,目前该分析主要是基于二维的,对三维空间的距离分析研究则较少。对基于三维栅格的距离分析进行了研究,提出了基于三维栅格的最短距离算法,并把该算法应用于非均质的三维缓冲体的生成。     

三维缓冲体生成栅格算法研究

在对距离变换进行深入研究的基础上,提出一种高效的、基于栅格的等值面扩张的三维缓冲体生成算法．该算法采用桶排序的方法处理体元,并且设计了信息在三维空间的传递路径,算法复杂度为O（V）．     

基于滚动球模型的单值曲面缓冲体边界生成算法

在深入分析当前缓冲体边界生成算法的基础上,针对单值曲面这类特殊形态的地理要素,通过建立单值曲面逻辑并运算法则,提出一种基于滚动球模型的单值曲面缓冲体边界生成算法;阐述了算法的基本原理和实现步骤,并分析了算法的时间复杂度.在VC++环境下对文中算法在格网数字水深模型中的应用进行了实验验证,结果表明,该算法具有执行效率高、精度可靠、可适应较复杂的单值曲面形态等优点.     

三维数字煤田剖面研究

随着科技的进步、计算机技术的发展,对煤田的开采质量和开采效率的要求也越来越高。如何能为煤田的开采提供正确有效的决策,传统的二维煤田地形图已经不能满足煤田开发人员的要求。本文以GIS中三维显示、空间分析为基础。通过勘测得到的数据,生成煤田的仿真模型,并对三维数字煤田模型进行剖面的分析研究。文中给出了TIN生成的算法;在模型生成时结合模型本身的特点,对插值的算法做了改进;研究了模型被平面切割后,切割面的生成算法等。     

基于剖面拓扑的三维矢量数据自动生成算法研究

地学三维矢量数据生成长期以来一直是三维GIS研究中的一个难点,该文将传统二维GIS的拓扑关系引入到剖面数据中,提出了一种基于剖面拓扑关系的三维空间实体自动生成的算法,并提出了在该方法下断层问题的解决方案。     

基于TEN的3D GIS数据模型及其生成算法

四面体网格(简称TEN)是三维GIS中的一个重要的数据模型，文中首先提出了一种基于TEN的三维GIS数据模型；然后介绍了其中TEN的生成算法；最后本文总结了基于TEN的三维数据模型的优缺点。     

利用GIS数据半自动生成3D建筑模型

分析了国内外当前三维模型自动化生成的特点和应用现状,提出了一套用于利用CG和GIS数据半自动生成三维模型文件的系统。可以在三维城市场景系统中直接利用GIS数据来半自动生成三维模型,最后给出结果和讨论。     

基于位图生成三维地形的设计与实现

地形模型的建立是地理信息系统GIS中三维地形仿真研究的重要部分。地形位图建立地形模型的方法是生成地形模型的其中之一,易于实现,位图的灰度值转换成可用高程值,实现三维地形的生成。阐述了该算法的程序流程,使用Visual Studio2008和OpenGL编程实现该算法,具有效率高、运行速度快的特点,特别适合虚拟场景和虚拟三维地形的生成。     

基于WebGL的三维GIS空间算法的研究与实现

WebGL被广泛运用到Web的三维场景可视化和三维WebGIS场景实现中。目前将WebGL应用在三维GIS中的应用研究主要集中在处理图形引擎、三维建筑加载和三维场景可视化等方面,而在采用WebGL技术实现三维GIS以及空间算法上的研究较少。采用WebGL技术实现三维GIS,在进行数据测试的过程中,出现二、三维空间数据不同步、错位情况严重、路径分析三维展示平滑性差、场景漫游旋转时三维对象发生位置偏移和坐标错位等问题。针对以上问题,重点研究二、三维空间数据同步算法、三维运动轨迹处理算法和三维漫游处理算法。以实际的城市三维数据为例进行算法实验分析,结果表明:利用该方法保证了三维GIS中二、三维空间数据的同步,减少了三维漫游过程三维对象位置偏移和坐标错误情况,在路径分析的三维效果中体现了良好的视觉感知。     

结合混沌和遍历矩阵的彩色图像密码

提出了一种基于混沌和遍历矩阵的彩色图像密码算法。首先,利用离散混沌映射生成整数遍历矩阵,利用遍历矩阵在空域分别实现彩色图像三基色置乱。然后,结合像素扩散操作和三维混沌序列分别对彩色图像三基色通道实施两轮逐像素加密。从统计特性、密钥敏感性、差分分析和密钥空间等诸方面对算法的安全性进行了分析。各种分析结果表明,该算法具有良好的像素值混淆、扩散和统计分布特性;密钥空间大而足以抵抗强力攻击;表明所提出的方案具有良好的实用性。     

用于建立三维GIS的八叉树编码压缩算法

复杂的空间数据结构在三维GIS领域中占有突出的地位,它直接关系到GIS的功能和效率,为了有效地进行三维GIS大量数据的存储和管理,重点讨论了三维GIS栅格数据结构中的八叉树编码压缩技术,由于Morton码值的排序是实现八叉树编码压缩的基础,为此,根据Morton码排序的特殊性,提出了采用时间复杂度为O（n）的计数排序算法,使排序速度大为撇提高,在此基础上进行压缩处理,并对算法的时间及空间复杂度进行了分析,在PC机上进行的模拟实验结果表明,在目标复杂度一定的前提下,八叉树存储数据占用空间小（当分割阶次为9阶时,八叉树存储量只占栅格存储量的4.32%）,是一种较为理想的描述复杂海量地理空间数据的压缩结构。     

GIS动态缓冲带分析模型及其应用

根据ＧＩＳ对地理实体进行缓冲带（ｂｕｆｅｒ）分析的不同，将缓冲带操作分为静态和动态２类。对动态缓冲带操作不是简单地设定距离参数的方法，而必须依据操作对象和要求，选择适用的分析模型，有时还需要对模型作变换。本文给出了不同的模型及变换公式，并通过实例具体介绍了动态缓冲带分析模型参数的确定方法和缓冲带的建立步骤。     

一种有效的GIS缓冲区生成算法

缓冲区分析是地理信息系统重要的空间分析功能之一。文章通过运用旋转点变换公式和递归方法,对缓冲区双线圆弧矢量生成算法作了进一步改进,简化了平行线生成和尖锐角光滑校正过程,很好地解决了缓冲区边线的自相交问题。另外,对单侧线缓冲区、复杂面要素缓冲区的生成以及缓冲区重叠合并问题,均给出了具体的解决方案,形成了一套完整的快速高效的缓冲区矢量生成算法,并结合实例给出了算法的具体实现步骤。     

用于缓冲区生成的随机算法

缓冲区分析是GIS中重要的空间分析方法之一。针对现有方法处理大数据量矢量地图时的低效率问题,提出一种易于并行处理和编程实现的缓冲区生成的随机算法,并设计适用于多种形式的应用模式,以适应缓冲区分析普适性应用。采用舍伍德随机算法优化计算效率,利用可伸缩矢量图形遮罩对象解决可视化问题。测试结果证明,该算法可以提高大数据集的处理效率。     

三维GIS空间对象层次细节比例变换综合算法

提出了一种基于改进的Reactive-Tree数据结构的空间地理信息数据组织策略Improved Reactive-Tree（简称IR-Tree）及其相关算法,该算法在预处理中建立基于三维空间对象静态质量的IR-Tree;然后在具体的三维GIS场景绘制过程中,根据不同的视点和视角计算考虑当前视距的空间对象动态质量,从而调整空间对象的优先级顺序;再通过文中算法2和算法3动态地计算和输出当前比例和视点下的空间形体,实验结果表明：考虑视点因素的层次细节比例变换算法能取得更好的显示效果,从而满足当前三维GID应用的需求．     

Tunneling Analyst: A 3D GIS extension for rock mass classification and fault zone analysis in tunneling

In this study, an extension called Tunneling Analyst (TA) has been developed in ArcScene 3D GIS software, part of the ArcGIS software package. It dramatically extends the functionalities of ArcScene because it allows: (1) estimation of the 3D distribution of rock mass rating (RMR) values using borehole and geophysical exploration data, (2) the modeling of 3D discontinuity planes such as faults from field-based structural measurements, and (3) analysis of 3D intersections and 3D buffer zones between proposed tunnel alignments and some discontinuities. Because TA can handle and visualize both 2D and 3D geological data in a single GIS environment, the tedious tasks required for data conversion between various software packages can be reduced significantly. The application to the Daecheong tunneling project in Korea shows that TA could present a rational solution to evaluating the rock mass classes along a proposed tunnel alignment and can also provide specific 3D spatial query tools to support the tunnel design work. This paper describes the concept and details of the development and implementation of TA.     

A cell-transverse display algorithm for regular and rectilinear 3D grid data

This paper proposes an efficient direct imaging algorithm for constructing iso-surfaces from regular and rectilinear 3D grid data in scientific and engineering visualization. The basic idea is to generate and draw polygons simultaneously by processing the cells spanned by grids in decreasing order of distance from the current viewpoint. Iso-surfaces are generated in five or six tetrahedrons into which the cells are subdivided, and are sent to a graphics device or drawn into a frame buffer on the fly. The execution order of each of the tetrahedrons is identical and is determined by the current viewpoint. Since the algorithm does not need to store intermediate polyhedral data and does not require a depth buffer memory for hidden surface removal, it is applicable to a large quantity of data on a 3D grid, such as computed tomography (CT) data. It is also particularly powerful for semi-transparent display, because transparency calculation can be reduced to image compositing operations if the polygons are drawn in order of their z-depth from the current viewpoint.     

3D/4DGIS/TGIS现状研究及其发展动态

3D-GIS是目前GIS界最热门的研究项目之一,论文从三维数据获取方式、三维数据模型和结构、三维可视化和三维空间分析等几个方面的研究现状进行评述;在此基础上描述了4DGIS/TGIS的特征、相关技术和发展前景;最后对3D/4DGIS在未来发展中面临的问题进行了探讨。