城市三维GIS模型构建方法研究

摘要

三维GIS在城市规划、建设、应急等应用领域不断拓展,三维数据模型是城市三维GIS的关键,传统的三维数据模型大多从几何特征表达的角度出发,割裂了城市空间对象之间社会语义逻辑联系,不能完整表达地理空间对象。本文将三维数据模型与面向对象组织方法相结合,提出了基于BR和CSG模型集成的面向对象的三维数据模型,实现了城市三维模型逻辑语义表达与模型快速构建,解决了城市同位置多属性、同属性多位置的三维空间信息表达,同时针对城市三维空间数据库点、线、面、体空间对象组织结构进行了设计,为城市三维GIS模型构建及组织管理提供了新的思路和方法。本文主要探讨和研究了以下几方面的内容:
　　 (1)探讨了三维GIS理论基础及现有三维数据模型相关理论。阐述了三维GIS模型化过程及模型构建要求,重点研究了现有的三维数据模型及拓扑关系表达。
　　 (2)研究和探索了面向对象的三维数据模型。阐述了面向对象的三维数据模型的概念模型、逻辑模型、组织方法,总结了面向对象三维数据模型社会逻辑语义表达的优势,同时结合城市三维建筑物三维剖分,提出了基于BR表示和CSG模型集成的面向对象的三维数据模型,研究了城市建筑物空间几何特征CSG模型库构建方法。
　　 (3)阐述了基于模型集成的面向对象的城市三维建模方法。针对城市三维空间数据海量、多维的特征,提出了城市三维空间要素粒度(3DCSG),结合面向对象的组织方法对城市空间几何要素进行了抽象分类,构建了城市建筑物CSG模型库和纹理库,研究了基于CSG模型的城市三维模型构建方式及其拓扑关系。
　　 (4)设计了基于模型集成面向对象的城市三维数据库组织管理模式。分析了目前空间数据库对三维空间数据组织管理存在的不足,结合面向对象组织方法及数据库管理模式,设计了城市三维空间对象及相关属性数据组织管理结构,并在此基础上探讨了城市三维CSG模型库及纹理库调用方式。
　　 通过本文的研究解决了城市三维模型几何特征与逻辑语义完整表达,构建了BR表示和CSG模型的集成面向对象城市三维空间数据模型,同时利用CSG模型库实现了城市三维模型的快速构建,为政府部门提供了城市三维辅助决策,为公众,企业实现了三维信息服务。