3D GIS混合空间索引技术研究

摘要

随着3D GIS空间应用领域的拓展和空间数据获取能力的增强，空间数据的数据量急剧膨胀，加之空间数据自身的复杂特性，使得研究高效的三维空间索引技术成为3D GIS研究的重要课题。3D GIS需要管理海量的空间数据并维护其复杂的内部拓扑结构和外部空间关系，需要根据专题属性或者空间位置对空间数据进行查询、表达、分析以及编辑等空间操作。因此，构建支持海量三维空间数据快速检索和存取的空间索引机制成为实现海量空间数据存储管理的关键技术之一。
　　 本文综述了空间索引技术的研究进展，按照索引结构对空间索引技术进行了分类整理，对三维空间索引技术及相关应用进行了分析总结，归纳出三维空间索引机制的设计思路；针对3D GIS城市地质应用中，诸如地层等海量的三维空间数据所表现出的分布连续性和结构复杂性特征，提出了一种改进的基于八叉树与三维R-树的混合空间索引机制——OR-HSIM，该索引机制有效地结合了八叉树与三维R-树的互补优势，实现了对三维空间数据的快速检索和高效存取；介绍了空间数据存储结构与空间数据模型的基本内容，并基于此设计了一种面向数据库的三维空间数据存储模式以及映射对象类，对三维空间数据及索引结构进行了有效的数据库存储管理。
　　 本文提出的OR-HSIM 原型，首先对三维数据空间进行八叉树严格划分，然后依次对每个八叉树节点对应的子空间内部包含的所有空间数据对象构建关联三维R-树，即每个八叉树节点对应的子空间关联一个三维R-树。这样的三维R-树拥有较低的深度，有效地缓解了因深度过深带来的中间节点重叠以及多路径查找问题。同时，八叉树可以快速定位与空间查询相关的子空间，选取有效的关联三维R-树进行内部查询。因此，与单纯三维R-树相比，OR-HSIM 略大的存储空间开销，换取了更高的查找，插入与删除操作的性能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

声明

第1章 绪论

第2章 空间索引技术基础

第3章 基于八叉树与三维R-树的混合空间索引机制

第4章 空间数据及索引结构的存储模式

第5章 OR-HSIM 原型应用系统HSIMVizLab 的设计实现

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士期间的主要科研工作

致谢