三维城市环境下语义信息可视化之注记配置研究

摘要

计算机可视化技术为我们提供了一种看见‘不可见事物’的方法。随着计算机科技的发展，三维可视化结果越来越多地被应用于日常生活中的各个方面，从而更好地辅助我们进行城市规划、交通导航、专题查询、公共事务管理等各项工作的开展。然而，这些研究主要集中表达三维环境中的图形元素，忽略了其中非图形元素的表达。由此，用户获取信息的能力不但没有增强，反而由于缺乏当前所处空间相关地理属性信息而大大降低。在计算机领域，语义信息的作用是为存储在计算机上的各种符号、数据等提供它们在现实世界中的映射，找到那些符号、数据与现实世界的关联、对应关系。由此，研究选取文字作为语义信息表达的载体，针对三维城市环境下注记配置可行性、注记配置方案设计以及注记配置结果初步优化等问题开展了相关研究与探讨。
　　 目前，三维环境下注记配置在国内还处于萌芽阶段。前人工作成果主要针对电子地图、虚拟环境进行注记自动化配置，没有关注三维城市环境下的注记信息配置。国外学者则针对三维注记配置开展了一些探索性研究，同样也还处于起步阶段。由此，针对三维城市环境下注记信息配置，国内外还没有统一的配置标准与规则。本文在参照二维环境下注记配置相关理论知识的基础之上，结合三维环境自身特点，初步探索三维环境下注记配置的需求与策略，在文章最后针对三维城市环境下注记信息配置的可行性进行验证，并对配置结果中注记信息之间的冲突现象提出了初步筛选优化算法并实现。取得的主要成果为:
　　 (1)参照二维环境下注记配置相关准则与要求，提出了三维城市环境下注记配置的相关需求，且归纳总结了三维环境下注记配置的方式与样式。
　　 (2)在分析二维注记配置质量评价与优化原则的基础之上，提出了三维注记配置结果质量评价与优化的潜在参考方向。
　　 (3)针对三维城市环境注记配置过程中位置选取策略进行了分析，并在三维环境下完成了基于屏幕空间的注记信息配置和基于对象空间的注记信息配置。
　　 (4)针对三维注记配置结果中的冲突现象提出了初步筛选优化算法，并基于CityGML数据集实现，结果表明该筛选算法对注记冲突的优化具有显著成效。

目录

声明

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 城市环境数据三维图形化表达

1．3．2 语义信息可视化

1．3．3 三维城市环境下注记配置研究现状

1．4 本文研究内容

1．5 本文组织安排

第二章 注记配置相关基础理论知识

2．1 注记信息的功能与分类

2．2 二维环境下不同地物对象注记配置规则

2．2．1 点状对象注记配置规则

2．2．2 线状对象注记配置规则

2．2．3 面状对象注记配置规则

2．2．4 二维注记配置质量评价与优化准则

2．3 三维城市环境下注记配置需求

2．3．1 功能需求

2．3．2 人类感知需求

2．4 本章小结

第三章 三维城市环境下注记配置方案设计

3．1 三维注记的生成流程

3．1．1 模型-视点变换(Model-View Matrix)

3．1．2 投影变换(Projection Matrix)

3．1．3 视口变换(Window Matrix)

3．2 三维注记配置方案研究

3．2．1 三维注记配置方式

3．2．2 三维注记配置样式

3．2．3 三维注记配置样式的选取策略

3．2．4 三维注记配置需要考虑的其它问题

3．2．5 三维注记配置初步质量评价与优化准则

3．3 本章小结

第四章 三维城市环境下注记配置方案的确定与实现

4．1 三维城市环境注记配置方式的确定

4．2 三维城市环境注记配置过程中的关键问题

4．2．1 注记配置位置的确定

4．2．2 注记配置样式的确定

4．3 三维城市环境下注记配置实例研究

4．3．1 基于屏幕空间与基于对象空间的注记信息混合配置

4．3．2 三维城市环境下面状对象注记配置实现

4．3．3 三维城市环境下其它注记配置样式

4．4 本章小结

第五章 三维城市环境下注记冲突的初步优化

5．1 数据基础CityGML

5．2 插件支持Libcitygml

5．3 三维环境下注记冲突解决方案与实现

5．3．1 二维环境下注记冲突解决方案

5．3．2 三维城市环境下注记冲突初步优化方案

5．3．3 三维城市环境下注记冲突优化实例验证

5．4 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 研究工作展望

致谢

参考文献

攻读学位期间发表论文和科研情况