面向对象的CSG-BR三维数据模型构建及其应用研究

摘要

近年来,计算机软硬件技术、图形学、空间测量、空间数据存储等技术的日益成熟以及三维数字城市的建设,有力地推动了三维空间数据模型的深入研究。然而现实世界地理实体及其逻辑关系错综复杂,仅采用单一形式或二维模型的扩展很难描述与表达地理实体三维特征。本文在分析三维地理实体在建模过程中几何特征、属性信息和语义关系等要素的基础上,将CSG-BR模型与面向对象组织方法结合起来,提出面向对象的CSG-BR三维数据模型(OOCSG-BR)及其构建方法,探讨了基于OOCSG-BR模型的三维空间关系分析方法的数学描述和算法设计,并将此模型运用到城市建筑物三维可视化建模中,具体研究内容如下:
　　(1)分析了三维空间数据模型的国内外研究现状、发展水平和趋势,在此基础上分别对CSG和BR表示法的数据模型进行了详细的分析和研究,将CSG与BR进行有机集成。
　　(2)提出了基于面向对象的CSG-BR三维数据模型(OOCSG-BR),采用面向对象技术将复杂空间实体按照CSG-BR三维模型的要求进行抽象、分解和组织,把最小实体的几何特征、属性信息等相关信息进行封装,建立各空间对象之间的语义关系,并设计了相应的数据结构、数据库和数据的存储方式。
　　(3)在传统的空间分析方法数学描述基础上,针对OOCSG-BR模型对象化建模特点,以空间对象代替几何元素,建立了基于OOCSG-BR模型的空间关系分析方法数学描述,从集合多算子函数入手设计了三维空间距离度量关系、拓扑关系以及方向关系分析相关算法。
　　(4)在以上研究成果的基础上,将OOCSG-BR模型应用到城市建筑物三维可视化建模中,从建筑物模型与VRML的映射关系进行分析,探讨利用VRML对建筑物构件对象进行三维可视化的思路与方法,实现了网络环境下城市建筑物三维可视化表达。
　　本文通过构建基于面向对象的CSG-BR三维数据模型,优化了CSG-BR模型的数据结构,解决了空间目标对象的几何数据、属性数据及语义关系等要素不能充分嵌入到模型构建中的问题。该模型的建立为在网络环境下地理实体的对象化三维模型构建和三维空间关系分析提供了一种新方法和新思路。

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第1章 绪论

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3研究意义

1.4论文研究的主要内容与技术路线

1.5章节安排

第2章 CSG-BR模型的建模原理及方法

2.1 结构实体几何模型（CSG）

2.2 边界表示法（BR）

2.3 CSG-BR集成模型建模方法

2.4本章小结

第3章 基于面向对象的CSG-BR三维数据模型构建方法

3.1 地理实体的面向对象抽象

3.2基于面向对象的CSG-BR三维数据模型构建方法

3.3 OOCSG-BR模型的数据组织与存储方法

3.4 本章小结

第4章 基于OOCSG-BR模型的空间关系分析方法的实现

4.1 OOCSG-BR模型的距离度量关系分析方法

4.2 OOCSG-BR模型的拓扑关系分析方法

4.3 OOCSG-BR模型的方向关系分析方法

4.4 本章小结

第5章 基于OOCSG-BR模型的三维可视化实现方法

5.1基于OOCSG-BR三维建筑物模型的构建

5.2三维建筑物模型内部的拓扑关系

5.3基于VRML的三维建筑物模型可视化方法

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 论文的后续研究工作

参考文献

个人简介

致谢