三维GIS中矢量数据的组织与绘制技术研究

摘要

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）是空间信息科学与现代地理学相结合的产物，是交通、海洋、地质等多行业的辅助观察与决策的基础平台。传统的二维GIS系统仅采用点、线、面等矢量数据在一个平面上显示抽象信息，三维GIS不仅包含了点、线面等矢量数据，还包含了高程数据和遥感影像数据，使得结果显示更为直观逼真，为信息判读和空间分析提供了更好的可视途径。因此，空间信息的社会化应用服务迫切需要三维GIS的支持，三维GIS已成为GIS发展的重要方向之一。矢量数据是GIS系统最重要的信息表达内容。由于用以表征矢量数据的点、线、面是二维信息，而高程数据与遥感影像数据是以三维地形方式绘制，如何在三维GIS中正确高效的绘制矢量数据并保证其与三维地形紧密贴合成为了必须要解决的问题。因此，本文工作围绕这个问题进行了深入的分析研究。　　本文的主要工作可以分为以下三点:　　1)讨论了三维GIS的地理空间划分、地图投影方式以及光栅化数据的组织方式，在此基础上提出了矢量数据的分层分块组织，以适应三维GIS的地理空间划分，提高渲染效率。　　2)使用基于纹理的方法实现二维矢量数据与三维地形的无缝贴合，提出了基于动态矢量纹理金字塔的方法来组织与绘制矢量数据，并结合纹理反走样各向异性滤波方法，提高绘制质量改善可视化效果。　　3)构建了原型系统——三维GIS数据渲染系统，采用四叉树结构进行数据组织，运用了四叉树动态更新、视锥裁剪和纹理动态生成的方法。实现了地形高程数据、遥感影像数据和矢量数据的无缝叠加绘制，在三维场景中绘制矢量数据取得了良好的渲染效果。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 三维GIS中矢量数据的绘制方法

1．2．2 基于纹理方法的绘制走样问题

1．3 论文结构安排

第二章 三维GIS中矢量数据组织

2．1 地理空间划分与光栅化数据组织

2．1．1 Web墨卡托投影

2．1．2 地理空间划分方法

2．1．3 四叉树划分下地形网格生成

2．1．4 四叉树动态更新

2．2 矢量数据组织与绘制

2．2．1 矢量数据来源

2．2．2 四叉树地理空间划分下矢量数据组织

2．2．3 矢量数据分块组织

2．2．4 矢量数据的分层组织

2．3 实验结果与结论

第三章 矢量数据绘制走样与改善

3．1 矢量数据绘制走样原因分析

3．2 动态矢量纹理金字塔的构建

3．2．1 动态矢量纹理金字塔

3．2．2 矢量纹理的动态绘制

3．3 线类型矢量数据断裂问题解决方法

3．3．1 无约束各项异性滤波

3．4 实验结果与结论

第四章 三维GIS数据渲染系统设计与实现

4．1 总体框槊设计

4．2 图形渲染系统设计

4．3 四叉树结构设计

4．4 矢量数据渲染框架

4．5 系统界面

第五章 总结与展望

5．1 论文工作总结

5．2 论文工作不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况