基于GIS、GPS与遥感技术的高速公路虚拟地理环境系统应用研究

摘要

高速公路的修建，在带动区域经济发展的同时，亦将会对所经过地区原始的植被、动物、地质、水文与水资源、土地利用格局、空气质量和人类的活动等产生影响，从而引起区域生态地质环境的变化，进而影响生态与地质的安全。 高速公路工程具有线长点多面广的特点，而且从建设到运营的整个周期都可能对环境产生一系列强烈影响。 如选线不当会破坏沿线生态地质环境； 施工保护与管理不当会造成生态资源破坏与水土流失； 带状延伸的公路会破坏路域自然景观； 公路施工会造成环境污染； 公路通车营运期间车辆对沿线造成污染等。 随着环境保护理念的日益深入，对于山区高速公路的勘察设计、施工运营等阶段的环保提出了越来越高的要求。山区公路环境载体主要是自然环境，也是地质环境。 山区一般地形地质条件复杂，地质环境脆弱，地质灾害多发，高速公路建设不可避免地要挖方、填方、修筑隧道，对地质环境造成严重破坏，处理不好还会诱发和加剧各种地质灾害，增加建设投资，影响工期，甚至将给运营阶段带来严重的安全隐患。 要建设一条兼顾交通、环保、生态等方面要求的高标准的山区高速公路，必须重视和加强地质环境工作，而遥感技术、地理信息系统、全球定位系统和虚拟地理环境技术可以在其中发挥巨大的辅助作用。 论文选题及所开展的研究工作都是依托一个实际的交通道路工程项目-宝(鸡)天(水)高速公路(牛背至天水段)项目，对地理信息系统、全球定位系统及遥感技术支持下的道路虚拟地理环境设计与实现方法展开研究。 虚拟地理环境的基本概念，并对论文的研究意义、研究区情况和论文内容等进行了简单介绍。 虚拟地理环境的主要内容，回顾了相关研究领域的进展，并对虚拟地理环境的实现技术进行了介绍。 虚拟地理环境研究中的几个重要的技术支持层面，全面地介绍了论文涉及的地理信息系统、全球定位系统，以及遥感技术的概念、现状和方法，并以3S技术集成为基础，详细分析了3S技术在虚拟地理环境研究中的集成与应用技术。 虚拟地理环境中极为关键的地形模型及相应的地形建模技术。 宝(鸡)天(水)高速公路牛背至天水段虚拟地理环境系统建设的设计思路、方案和技术实现工作流程，以及数据建设工作流程与质量控制方法。 针对实际应用的需求，通过逻辑与算法方面的分析和改良，对系统的整体性能进行优化的方法。 宝(鸡)天(水)高速公路牛背至天水段虚拟地理环境系统建设研究表明，通过采用新的技术支持与实现手段，虚拟地理环境技术可以在道路工程建设过程的信息管理与信息可视化方面发挥巨大的辅助作用。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1虚拟地理环境

1.1.1虚拟地理环境的概念

1.1.2虚拟现实技术的特征

1.1.3虚拟地理环境特点

1.2论文的研究目标和研究内容

1.2.1研究意义

1.2.2研究区概况

1.2.3论文目标和内容

1.2.4技术路线

第二章 虚拟地理环境的发展及相关实现技术

2.1虚拟地理环境的发展

2.1.1虚拟地理环境系统的发展方向

2.1.2研究进展情况

2.1.3相关实现技术

2.2虚拟地理环境的实现

2.2.1虚拟地理环境系统和组成

2.2.2实现的步骤和方法

2.2.3虚拟地理环境包括的要素

本章小结

第三章 3S技术与虚拟地理环境的集成与应用

3.1地理信息系统

3.1.1地球信息科学

3.1.2地理信息系统的组成与功能

3.1.3 GIS数据库的开发与集成

3.2遥感技术

3.2.1信息源及其获取、处理和应用

3.2.2遥感分类

3.2.3遥感图像

3.2.4遥感影像的判读

3.2.5遥感技术核心

3.2.6遥感数据变化检测及分类

3.3 GPS技术

3.3.1 GPS的组成

3.3.2 GPS技术实现

3.4"3S"集成技术

3.4.1"3S"集成

3.4.2"3S"集成技术的支撑系统

3.5"3S"技术与虚拟地理环境

3.5.1虚拟地理环境与3S技术的集成

3.5.2"3S"技术与虚拟地理环境集成后的应用：

本章小结

第四章虚拟地理环境的地形建模

4.1数字地形

4.1.1数字高程模型建立方法

4.1.2规则格网DEM的建立

4.1.3不规则三角网模型TIN的建立

4.2细节层次模型

4.3快速建模技术

本章小结

第五章 宝天高速公路虚拟地理环境系统的设计与实现

5.1开发模式与开发平台

5.2 ActiveX GIS开发组件

5.2.1特点

5.2.2功能

5.2.3 MapOb jects的主要结构

5.2.4功能接口

5.3系统基本构成和架构

5.3.1总体设计

5.3.2实现方案

5.3.3系统实现

5.3.4主要功能

5.3.5图层控制逻辑

5.3.6三维模拟场景

5.3.7 GPS导航定位接口

5.4数据工作

5.4.1数据模型

5.4.2地图投影和数据比例尺

5.4.3数据处理和质量控制

5.4.4矢量图层类目

本章小结

第六章 系统优化研究

6.1数据安全

6.1.1方案分析

6.1.2实现

6.2 GPS接口类的封装优化

6.2.1连接设置类GPSConnectSetting

6.2.2帧串解析类GPRMCFrame

6.3道路路线分析

6.3.1路线分析原理

6.3.2 VB下最短路径算法实现

6.4 DEM细节层次模型优化算法

6.4.1细节层次模型算法

6.4.2优化算法

本章小结

第七章结论与展望

7.1结论

7.2创新点

7.3展望

参考文献

博士期间发表的相关论文

致谢