球体大圆弧QTM八叉树剖分

分析了基于大圆弧QTM的球体八叉树与变长八叉树剖分的原理、方法及其网格体系的特点,推导了网格单元的体积公式,讨论了横向同层网格与径向同列网格的体积变形规律,并与退化八叉树剖分进行了比较,阐述了球体八叉树的编码与解码方法.研究表明,基于大圆弧QTM的球体割分充分利用了大圆弧的特性,所得的网格体系具有简单、规整和变形适中的特点,可以用于天地一体化空间数据的组织与管理.     

球面离散网格与球体离散网格的比较研究

测地线在球体剖分中扮演着十分重要的角色,它保证了球体剖分网格单元的形体简单性和空间关系的一致性。本文基于对欧式空间和流空间的数学认识,探讨了球体剖分的评价标准,提出了基于大圆弧QTM的球体八叉树剖分方法,并指出作为一种大尺度的集成三维空间数据模型,全球三维离散网格是地理信息科学的一个新的发展方向。     

球体剖分瓦块的大区域真三维地理场景构建

针对目前地理信息科学领域存在的三维地理场景大都是局部的、基于投影的2.5维表面模型的问题,该文提出了利用球体大圆弧八叉树剖分(SGOG)瓦块建立大区域真三维地理场景的方法。将SGOG特定剖分层次的顶点与全球共享DEM数据进行匹配,构建大区域真三维地形框架;以地形起伏度为阈值,采用不同层次的瓦块进行自适应建模,大大减少了数据量;粘贴遥感纹理,建立虚拟地理场景。中国大陆地区的实验结果表明:所提方法不但顾及了地球曲率,克服了投影变形的缺陷,而且可以利用SGOG多尺度特性,灵活建立各种(混合)尺度的模型,并可实现地表上下空间的一体化建模。     

球面地理网格剖分方案分析

为了便于空间数据描述、分析和比较,提出了直接在地球参考椭球面上构建全球地理网格的剖分模式,并逐渐成为地理网格剖分模型的重要发展方向。介绍了全球球面网格剖分的特点和发展现状,分析了当前球面网格剖分方法的分类;并在理想地理网格剖分标准的基础上,探讨了将其作为统一空间参考系的空间位置描述、空间数据集成和空间分析的全球球面网格剖分规则与方案,以及剖分所形成网格单元的位置描述方法。     

剖分网格下顾及用户兴趣的矢量地图多尺度表达方法

在海量空间数据的组织与表达方面,与传统的空间数据模型与方法相比,地球剖分网格表现出了极大的优势。鉴此,本文提出了一种剖分网格下顾及用户兴趣的矢量地图多尺度表达方法,首先利用大量POI数据构建空间兴趣场模型,描述用户对地理信息的兴趣的空间分布;然后对空间要素进行分类分级,确定其表达的尺度范围;运用GeoSOT剖分理论划分不同层次的剖分面片,建立剖分面片与尺度的对应关系,根据用户对剖分面片所在区域的兴趣度大小,表达不同详细程度的空间要素,实现基于用户兴趣的空间数据多尺度表达。实验表明,该方法能够满足用户由概略到详细、由重要到次要的空间认知需求,同时能够获得较好的多尺度表达效果。     

地球剖分网格理论在影像处理中的应用

针对大区域遥感影像处理中数据组织和应用方面的技术难题,该文采用GeoSOT剖分网格体系理论的数据组织方法,建立影像型地理空间数据逻辑剖分与编码,同时提出了基于网格模板的影像按需快速拼接技术,依托空间剖分网格高精度的空间关系,直接从遥感影像中抽取所需的剖分面片进行几何拼图,实现了大区域遥感影像数据的快速组织和拼接,提高了数据浏览等应用的效率。在数据共享上,考虑到异构网络环境下数据实时共享的应用要求,设计了有限带宽条件下的智能传输策略。依托空间剖分网格天然的"多尺度、小面片"的特点,设计灵活的传输策略,在有限带宽网络条件下,以面片为单位,实现用户关心区域的目标信息的快速传输分发,改善数据传输效率和用户体验。     

基于直接剖分的球面四边形离散格网生成方法

提出一种基于直接剖分的球面四边形离散网格生成方法,将该方法生成的四边形网格与基于QTM(四元三角网)扩展的四边形网格的面积形变进行对比分析。根据实验数据可知,基于QTM扩展的四边形网格最大与最小面积比值随着剖分层次的增加而增大,最后会收敛到2.1;基于直接剖分的球面四边形离散网格最大与最小面积比值随着剖分层次的增加而增大,且不收敛,但此网格在中间恒定、连续的大片区域,网格最大与最小面积比值随着剖分层次的增加最终收敛到1.3。     

基于修正SGOG编码的三维地层模型转换研究

通过解决修正球体大圆弧八叉树剖分(SGOG)编码与传统坐标系的转换问题,将面矢量三维地层模型转换为以体元为结构的三维地层模型.组成模型的体元结构均对应修正SGOG编码,可将三维地层模型融合到整个地球空间,实现地上、地下和地表的一体化.     

球面四元三角网修正方向编码的邻近搜索算法

针对球体测地线八叉树网格(SGOG)采用的修正方向编码邻近关系复杂的问题,该文提出了其邻近搜索算法.先对修正方向编码特征进行分析,发现在递归剖分过程中,子三角形(剖分层次n≥3)相对于其二级父三角形的位置是固定的,随后给出了三角网格方向判断及邻近规则.结果表明,本文算法的效率大约为传统球面四元三角网(QTM)Bartholdi搜索算法的6倍.本研究对SGOG在时空大数据管理与建模中的应用具有重要意义.     

遥感测绘卫星全球广域定标定位框架体系

针对我国遥感测绘卫星应用的实际需要,提出国境内实体几何定标检定场与国境外虚拟数字定标场相结合,卫星载荷实测位置/姿态参数与地面大范围基础地理信息几何控制要素相融合,经整体协同处理构建一种全球广域几何定标与地面目标三维定位的基础框架体系,为测绘卫星影像数据的全球应用提供一致的控制基础和可靠的定位基准。全球广域定标定位框架体系的建立,主要解决基于参考椭球面的全球剖分球面网格的构建技术,境内实体几何定标场的设计与实现技术,境外虚拟数字定标场的分布与交叉定标验证技术,以及卫星载荷实测成像参数与大量地面几何控制数据进行天地协同的融合处理技术。本文对涉及的相关技术进行了介绍和分析,并对分项试验验证情况进行了讨论。     

On generalised and specialised spatial information grids: are geo-services ready?

Abstract

After the set-up of a spatial data infrastructure (SDI) and a national information infrastructure (NII) in many countries, the provision of geo-services became one of the most important and attractive tasks. With the integration of global positioning system (GPS), geographic information system (GIS) and remote sensing (RS), we can, in principle, answer any geo-spatial related question: when and where what object has which changes? An intelligent geo-service agent could provide end-users with the most necessary information in the shortest time and at the lowest cost. Unfortunately there is still a long way to go to achieve such goals. The central component in such geo-services is the integration of the spatial information system with a computing grid via wire- and wireless communication networks. This paper will mainly discuss the grid technology and its integration with spatial information technology, expounding potential problems and possible resolutions. A novel categorising of information grids in the context of geo-spatial information is proposed: generalised and specialised spatial information grids.     

Optimal orientations of discrete global grids and the Poles of Inaccessibility

ABSTRACT

Spatial analyses involving binning often require that every bin have the same area, but this is impossible using a rectangular grid laid over the Earth or over any projection of the Earth. Discrete global grids use hexagons, triangles, and diamonds to overcome this issue, overlaying the Earth with equally-sized bins. Such discrete global grids are formed by tiling the faces of a polyhedron. Previously, the orientations of these polyhedra have been chosen to satisfy only simple criteria such as equatorial symmetry or minimizing the number of vertices intersecting landmasses. However, projection distortion and singularities in discrete global grids mean that such simple orientations may not be sufficient for all use cases. Here, I present an algorithm for finding suitable orientations; this involves solving a nonconvex optimization problem. As a side-effect of this study I show that Fuller's Dymaxion map corresponds closely to one of the optimal orientations I find. I also give new high-accuracy calculations of the Poles of Inaccessibility, which show that Point Nemo, the Oceanic Pole of Inaccessibility, is 15?km farther from land than previously recognized.     

一种球面退化四叉树格网的多层次邻近搜索算法

格网单元的邻近搜索是聚类、索引、查询等空间操作的基础,但现有方法大都局限于单个剖分层次,无法直接满足全球多尺度数据集成查询和操作的应用需求。在球面退化四叉树格网（DQG）模型基础上,提出了一种基于多层次格网的邻近搜索算法。首先采用视点相关技术建立DQG格网的多层次模型,然后引入细分评价函数确定格网单元的邻近单元层次,设计并实现了一种相邻格网单元层次差不超过1的动态多层次格网单元邻近搜索算法,最后与单层次邻近搜索算法进行了对比实验。结果表明,搜索同一区域,该算法的耗时成本约为DQG单层次搜索算法的1/3（层次为11）;将该算法用于全球地形实时可视化表达,平均刷新帧率达到60帧/s。     

基于QTM的线状图形自动化简算法探讨

全球网格是由形成地球表面剖分的一系列区域所组成,八面体四分三角网(QTM)是其中一种具有层次性的网格。本文依据数据点在规则网格中的分布规律,提出了一种在QTM数据结构支持下的线状图形化简算法。该算法以经过每级QTM网格的数据点的平均值为标准,能自动地对比较平缓的线段进行较粗选点,而对相对复杂的线段进行较密选点。本文以及Dutton算法都能克服DouglasPeucker算法中难以客观和合理确定阈值的困难,但是本算法比Dutton算法简单,且具有更高的化简率,能更好地保留了线状图形的弯曲特征。     

全球遥感数据剖分组织的GeoSOT网格应用

针对目前不同部门按自身行业特点采用不同数据网格的问题,为了寻求更适合与现有测绘数据组织体系兼容的遥感数据组织网格,本文分析了Worldwind、Google Earth、Google Maps、Bing Maps、天地图、GeoSOT网格和国家地形图图幅等数据网格,理论证明了GeoSOT网格与国家地形图图幅和其他网格具有很好的同构性,有利于与传统测绘数据的继承,适合作为全球遥感数据统一组织与管理网格。同时,在不改变现有数据组织体系的前提下,提出了基于GeoSOT全球遥感数据“虚拟一张网”的数据组织模型和数据整合方法。最后通过试验证明,基于GeoSOT遥感影像“虚拟一张网”的数据组织可有效提高遥感数据整合效率。     

Hilbert曲线层级演进关系

网格编码代数是当前全球空间网格研究中的难点,也是推动全球空间网格从数据组织管理框架发展成为新一代空间分析模型的理论基础。Hilbert曲线是设计全球空间网格单元编码的重要工具。本文以Hilbert曲线序列码作为八叉树立体网格单元的唯一编码,由Hilbert曲线数学性质推导得到网格单元Hilbert码的层级演进关系表,进而设计了用于网格编码代数运算的若干操作算子,为构建全球空间网格分析理论与方法提供参考。     

基于本体与LDAP的空间信息网格资源管理机制

为了在网格计算中满足空间信息系统在语义方面的特殊要求，克服传统网格研究的数据格式很少涉及信息资源的语义内容的缺陷，把本体和轻量目录访问协议结合到一起，建立了基于语义的空间信息网格资源管理系统，使多源异构的地理信息系统组成了一个虚拟统一的逻辑组织，有效地实现了基于语义的空间信息系统集成和互操作。     

一种R树与格网结合的海量地铁隧道点云管理方法

为满足海量地铁隧道点云的高效处理需求，提出了一种R树与格网结合的海量地铁隧道点云管理方法。针对隧道点云的空间分布特点，在全局将大范围点云划分到格网中，并使用R树管理非空网格；在局部使用八叉树与四叉树混合的索引方法管理单个网格内的点云。为了提高点云的渲染效果，提出了基于网格面积的多细节层次结构（levels of detail，LOD）回溯构建方法，并采用高效的单文件存储方式存储点云。实验结果证明了所提出的方法在海量隧道点云的管理和可视化方面优于传统方法。