插件式3DWebGIS空间数据存储及拓扑关系查询方法研究

摘要

GIS起源于制图学，而后发展为用二维数据描述地理现象。随着人类对现实三维世界的认知渴求以及地质、采矿、水文等领域对三维GIS的迫切需求，三维GIS逐渐走入大众视野。三维GIS包括以2.5维为代表的假三维和真三维。前者功能主要停留在三维可视化阶段，后者才是真正实现三维空间查询和分析操作的基础。因此找到一个完整、高效的空间三维数据模型来表达真三维现象一直以来是GIS行业研究的重点和热点，而拓扑关系作为最基本、最重要的空间关系，对三维拓扑数据结构的研究更是重中之重。另一方面，某些特定领域的真三维空间查询和分析的系统只能在本地单机运行，无法实现基于网络平台的分布式数据共享和互操作。着眼于以上两个方面，本文根据复杂地物、体、面、弧段、结点之间的拓扑关系建立空间数据库，在真三维与分布式数据共享和互操作方面实现动态构建三维地质体以及查询其三维拓扑关系。
　　在分布式虚拟现实的基础上，对三维空间数据模型和建模方法作了大量研究，并经过三个步骤完成拓扑重建三维地质体。
　　1、在关系数据库中存储和组织三维拓扑元素，包括点（节点）、线（弧段或边）、面（多边形）以及体元素。
　　2、借助JavaScript语言脚本以及VRML提供的EAI接口将拓扑数据传输至VRML场景中。
　　3、利用嵌入在HTML页中的VRML场景绘制三维地质体，主要用到高级造型节点中的PointSet节点、IndexedLineSet节点和IndexedFaceSet节点。
　　最后，结合ASP技术实现了对三维地质体模型拓扑关系的查询。本文为在网络环境下动态拓扑构建复杂三维对象提供了完整思路，对实现三维GIS空间分析功能如三维裁剪、三维空间查询、任意剖面生成等均有一定借鉴意义。同时也为今后的空间分析奠定了良好的基础。

目录

声明

摘要

1 绪论(Introduction)

1．1 研究背景和意义(The background and significance of research)

1．2．1 国外空间数据模型及拓扑关系研究现状(The research status of abroad)

1．2．1 国内空间数据模型及拓扑关系研究现状(The research status of home)

1．3 论文研究目标(Research goal of thesis)

1．4 论文主要工作与总体组织(Outline)

1．4．1 主要工作及思路(Main work and train of thought)

1．4．2 论文组织(Organization of thesis)

2 网络三维GIS和三维可视化技术(Web 3D GIS and 3D visualization technology)

2．1．1 Web 3DGIS发展现状(The current situation and developmenttrend of Web 3DGIS)

2．1．2 Web 3DGIS特点(Characteristic of Web 3DGIS)

2．1．3 Web 3DGIS的实现途径(Realization approach of Web 3DGIS)

2．2 基于Web的三维可视化技术(3D visualization technology based on Web)

2．2．1 VRML技术(VRML technology)

2．2．2 不同三维可视化技术比较(The difference of various 3D visualization technology)

3 三维空间数据处理与存储(Processing and storage of 3D spatial data)

3．1 空间数据处理(Processing of spatial data)

3．1．1 钻孔数据及其分布(Distribution of borehole data)

3．1．2 坐标变换(Coordinate transformation)

3．1．3 坐标值预处理(Pretreatment of coordinate value)

3．2 空间数据存储(Storage of spatial data)

3．2．1 空间数据存储管理发展概述(The summary of spatial data storage managementl

3．2．2 拓扑数据组织与存储(Topological data organization and storage)

4 插件式Web 3DGIS总体设计方案(Total design scheme of Plug-in Web 3DGIS)

4．1 框架设计(Framework design)

4．1．1 数据存储(Data storage)

4．1．2 功能需求(Functional requirement)

4．2 关键问题研究(The study of key problem)

4．2．1 三维数据网络传输标准(Network transmission standard of 3D data)

4．2．2 几何三维信息可视化(3D information visualization)

4．2．3 空间数据存储与传输(Spatial data storage and transmission)

5 地质体的动态拓扑构建(Building geologic body dynamically)

5．1 拓扑建模(Topology modeling)

5．1．1 连通三维拓扑数据库(Connecting with 3D topological data base)

5．1．2 空间数据导入三维场景(Spatial data importing)

5．1．3 绘制三维地质体(Drawing 3D geologic body)

5．2 图层管理功能(The function of layer management)

5．3 空间拓扑关系查询(Topological relation query)

5．3．1 查询原理(Principle of query)

5．3．2 功能实现(Function realization)

6 结论与展望(Conclusion and outlook)

6．1 结论(Conclusion)

6．2 展望(Outlook)

参考文献

附录(Appendix)

致谢

作者简介(Brief introduction of the writer)