三維電子地圖論文范文

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1基于基態修正的時空數據組織

1.1基態修正模型的基本原理基態修正模型的基本思想是把某一地理區域的當前狀態作為基態，將其歷史狀態作為對基態的修正。實現過程為：首先存儲某一區域地理現象的初始狀態（基態），再按照一定的時間間隔存儲發生變化的地理現象，即新舊狀態的信息差。那么，某個時刻的地理現象，理論上應該是通過對之前所有時間段地理現象進行邏輯累加的結果。這種存儲方式由于沒有單獨存儲每個時間點的完整的地理現象，而是只存儲部分變化的現象，具有數據冗余較少、便于數據傳輸、能表述地物目標的時空變化過程等優勢[8]。目前，時空數據模型主要有5種基態修正方式，如圖1所示。圖1a中，將當前狀態設為基態，將每個歷史時間點相比于基態的變化數據存儲為一個文件。圖1b為圖1a的改良，即每個歷史時期存放的是相比于上個歷史時期的變化數據。顯然，圖1b比圖1a減少了數據的冗余，但是由于把當前狀態存儲為基態，所以當追溯的歷史時期較為久遠時，檢索所需的時間復雜度將大大提高。圖1c和圖1d分別用分級索引的方法，將中間點也存為基態，這樣調用后面的歷史時期時，可以降低檢索的時間復雜度，但是數據的存儲量也會增加。圖1e為動態多級檢索方法[11]，即在檢索過程中，動態創建多個基態，可大大縮減索引的時間。但是動態基態的創建同樣會增加數據的存儲量，當創建多個基態時，將會造成大量的數據冗余。

1.2基于基態修正的數據組織方法若需要再現地理目標或現象隨時間的變化過程，且這種變化可以抽象為目標的增加或減少時，采用基態修正模型可有效地進行時空數據組織。將地理目標或現象最原始的狀態作為基態，再存儲每一時期相對于上一時期的修正數據，以此降低數據文件的存儲量。在三維GIS的時空信息可視化表達中，為了降低三維數據模型存儲的復雜性，可以將三維模型的變化抽象為增加過程。對于作為基態的三維數據模型，當新空間目標出現時，對應于新三維模型的正增加；當原空間目標消失時，對應原三維模型的負增加；若空間目標發生變化，則對應于三維模型的變化經歷了先負增加再正增加2個階段。對圖1b中模型進行改進，三維時空數據的基態修正組織模型如圖2所示。

2時態三維電子地圖的設計與實現

為驗證本文提出的基于基態修正的三維時空數據組織方案的可行性，以武漢大學文理學部校園為實驗樣區，利用ArcGIS9.3和GoogleSketchUp6的相關功能模塊制作校園三維時態電子地圖，對武漢大學文理學部自1930年至今的校園場景變化過程進行再現。

2.1三維模型的基態增量組織我們將武漢大學最原始的狀態作為基態，建立校園地物三維模型，然后將不同歷史時期的增量變化信息進行三維建模和存儲。當對某一時期的校園三維場景進行可視化表達時，相當于對前一歷史時期的基態三維場景進行修正。從可操作性的角度出發，我們根據校園歷史建筑的不同發展時期設立顯示時間節點，然后建立對應時間圖層分別存儲在對應的增量數據集中，如表1所示。

2.2動態三維電子地圖的實現效果本文在VS2008環境下，通過ArcEngine二次開發，編寫C#程序開發應用界面并加載ArcScene中的模型數據，通過圖層管理不同時期的增量數據。三維電子地圖場景的時態變化信息顯示如圖4所示。

3結語

本文將基態增量數據模型用于三維模型的數據組織，并通過基態增量的方式將三維GIS與時態GIS結合起來，進行武漢大學校園時空信息變化的可視化，為動態三維電子地圖的數據組織研究提供實證。表明，在三維GIS的環境下，本文所使用的基態增量模型所存儲的數據量為最小，數據組織和管理更為高效。但是當數據量增大時，數據的調度效率就會降低。如何將本文的基態增量模型進行完善以適合大數據量的組織和管理，是本模型需要繼續研究的問題。

作者：黃麗娜闞子涵李冬琳單位：武漢大學資源與環境科學學院