基于Silverlight的3D数字地球模型构建关键技术及应用研究

摘要

随着Windows7的普及,以及iPhone的争艳,可以说明人们已经对传统意义上的窗体程序产生了一定程度上的审美疲劳,而在呈现端的要求越来越高。自Silverlight与Flex推出后,在互联网上引起了编写精美的富客户端网页热潮。随着GIS的普及,越来越多的人生产活动依赖于静态网页形式的地图服务。但是到目前为止,GIS网页端地图服务呈现展示依然进展不大,传统的2D地图服务已很难再冲击人们的眼球,再加上静态网页模式的运算和解析全部依赖于服务器,而客户端机器不能参与运算作用,然而基于Silverlight的3D数字地球在客户机子上显示效果不仅有极大增强而且很大程度提高了图形运算能力。对于GIS这种数据量大以及需要复杂的空间运算能力的需求,富客户端对于静态页面形式的优势尽显出来。鉴于此,本文研究了基于Silverlight3D数字地球构建的关键技术进行了研究,包括2D坐标系变换和图形操作、影像数据的操作、3D球面构建以及2D数据投影到3D表面。即实现了3D地球的底层构建也实现了3D数字地球的呈现。本文主要研究工作包括:
　　1)目前3D数字地球的研究工作主要集中在客户端程序方面,在网页端只有2D的地图服务,现有文献中很少涉及到具体3D数字地球创建,对于富客户端的3D数字地球都存在于理论阶段。本文从底层进行研究,并且涉及到图形的多个方面,实现了在三维球面上对GIS数据进行展示。
　　2)分析影像数据的特点,设计了一整个流程对影像数据进行操作,包括:为影像数据建立金字塔模型、提取合并、分割、加壳和入库等操作。
　　3)为了构建3D环境,研究了3D坐标的变换,影响球面显示的关键元素,最后四元数对球面旋转变换时误差的修正。
　　4)经过了3D球面的构建,研究了如何把2D数据投影到3D地球表面,这里完成了经纬度映射到球面的反算,并研究了多纹理和单纹理点密度坐标控制法。
　　5)最后以VisualStudio2010为开发工具,运用面向对象的方法,基于Silverlight富客户端呈现技术从底层开发了一个3D数字地球演示系统,实现了图形显示、影像多层分级,3D地球的漫游、地球自转等操作,并结合空间数据库来管理维护空间数据。

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第一章 绪论

1.1 地球

1.2 3D数字地球

1.3 Silverlight构建3D地球

1.4 论文研究工作

第二章 2D坐标系变换和图形操作

2.1 坐标系与矩阵

2.2 Silverlight中的2D几何体

2.3 Silverlight中的2D图形要素间的拓扑处理

2.4 总结

第三章 影像数据处理操作

3.1 影像数据及影像金字塔定义

3.2 影像数据提取分割合并加壳

3.3 影像数据导入数据库

3.4 Silverlight从数据库读取影像数据并解析显示

3.5 总结

第四章 3D球面构建

4.1 3D变换

4.2 Silverlight构建球面

4.3 球面旋转效果偏差用四元数修正

4.4 总结

第五章 2D数据映射到3D地球表面

5.1 投影坐标和经纬度映射球面的反算

5.2 纹理分割和纹理读取

5.3 3D场景数据载入方案

5.4 总结

第六章 3D数字地球模型的设计与实现

6.1 3D数字地球模型需求分析

6.2 3D数字地球模型结构分析

6.3 3D数字地球模型功能设计

6.4 3D数字地球模型环境介绍

6.5 3D数字地球模型实现

结束语

参考文献

致谢

附录

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