等值线快速绘图方法研究及系统设计与实现

摘要

等值线图广泛应用于石油勘探、地理学、环境监测等科学研究领域和生产实践中，因此研究等值线绘制技术以及软件研制具有重要意义和应用价值。随着科学技术的发展，等值线绘制技术经历了从手工绘制阶段到计算机自动绘制阶段的跨越式发展，成为数字可视化领域中的一项重要研究内容。本文以等值线绘制技术为研究对象，介绍了目前等值线生成的常用方法和绘制过程，分析了传统等值线绘制方法的局限性。本文一方面对等值线快速绘制技术进行了较为详细的研究，另一方面通过实现等值线绘图系统将其应用于生产实践中。
　　首先，针对传统规则矩形网格法对分布不均匀的采样数据搜索效率低的问题，提出了一种多重网格剖分快速搜索算法。该算法先将采样数据进行多重网格剖分，并把采样数据分配到每个网格单元中，构建多层网格结构，然后快速搜索算法通过计算网格坐标确定网格单元并获取网格单元中的数据，当获取的数据量不够时以该网格单元为中心进行扩展搜索，直到搜索到足够的数据。之后，本文分析了快速搜索算法的时间和空间效率，讨论了影响算法的两个关键因素，并通过实际数据测试和验证了确定关键因素方法，说明了算法的有效性。
　　其次，利用QT库在Visual Studio2008平台下对等值线绘图系统进行了开发。在深入了解需求和行业特点的基础上对系统整体框架和各功能模块进行了设计和实现，核心模块有等值线自动绘制生成模块、图层管理模块、图元管理模块、数据管理模块，通用编辑模块等，其中等值线自动生成模块实现了本文提出的多重网格快速搜索算法以及基于切线斜率逼近的等值线标注算法、抛物线加权平均光滑算法、基于栅格的等值线填充方法。整个开发过程充分考虑了软件的兼容性、扩展性和交互性，严格按照软件开发流程经历了需求分析，详细设计、编码、运行调试、维护几个阶段，每个阶段都形成了详细文档。
　　最后，通过等值线绘图系统在石油勘测生成实践中的测试表明，系统可以快速绘制等值线图、构造图等地质图件，生成的等值线精度符合生产要求，同时为研究人员提供了方便的编辑图件功能。

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第一章 绪论

1.1选题背景和研究意义

1.2国内外相关研究现状

1.3本文的研究思路和内容组织安排

第二章 等值线基本理论

2.1数字高程模型理论

2.2等值线绘制理论

2.3小结

第三章 多重网格剖分快速搜索算法

3.1引言

3.2多重网格剖分算法

3.3基于多重网格剖分的快速搜索算法

3.4多重网格剖分快速搜索算法复杂度分析

3.5实验测试

3.6小结

第四章 等值线绘图系统设计与实现

4.1系统总体设计目标

4.2系统功能分析

4.3系统总体架构及开发环境

4.4系统功能模块设计与实现

4.5等值线绘图系统效果图

4.6小结

第五章 结束语

5.1本文主要研究成果与创新点

5.2展望

致谢

参考文献

在学期间取得的成果