地形生成算法与采煤沉陷区三维可视化应用研究

【摘要】当前三维地形可视化研究越来越受到重视。地形可视化与地理信息系统(GeographicalInformationSystem,简称GIS)有着十分紧密的联系,对于空间地理信息的可视化问题,GIS主要通过电子地图的形式表现,并且具有良好的动态性以及人机交互,人们可以使用它来方便的对地图进行操作。虽然2DGIS极大地方便了人们对地图的使用和查询,但是仍不能满足人们的需求。2DGIS对空间地理信息主要采用二维表现形式,在可视化方面,与纸质的地图相比,在本质上并没有大的改善。当前三维地形可视化正在快速发展中,对地形可视化进行三维角度的分析,以三维的方式呈现出来成为了地形可视化的研究重点,日渐成为人们关注的焦点。随着OPENGL这个三维图形软件的统一标准接口的问世,解决了三维可视化发展一直以来的软硬件缺陷问题。三维地形可视化技术有着广泛的应用,如为环境治理问题提供帮助,本文的研究背景是淮南矿业集团的采煤沉陷区。近几年,淮南矿区沉陷范围越来越大,给周边的居民生活带来了巨大的影响,沉陷区对防洪堤坝一带也造成了程度不等的损坏,对于居民平时生活需要的基本供水、供电等基础设施也受到了影响,沉陷区的不良治理导致了地面农田和住房沉陷,这种态势如果再有愈演愈烈的趋势的话,甚至将会破坏生态平衡和社会的可持续发展。针对上述问题,本文开发了采煤沉陷区三维效果数字化平台,利用此系统,可更好地了解沉陷区的地形情况,对地形进行分析,并准确的定位沉陷区,合理的对沉陷区的环境进行治理。本论文主要是在淮南矿业集团项目“采煤沉陷区三维效果数字化平台”基础上,对三维地形可视化进行研究与分析。“采煤沉陷区三维效果数字化平台”包含了两大部分内容：三维地形动态仿真和采煤沉陷区GIS系统。本文主要的研究成果是：(1)根据淮南矿业集团提供的的采样数据,结合ArcGISEngine技术设计并开发出采煤沉陷区三维GIS系统,这个系统是基于三维可视化的系统,对以往的二维GIS系统进行了改进,完善了系统的三维查询、数据分析和浏览等功能。(2)在细节层次模型和基于二元三角树的实时化自适应网格算法基础上,对地形生成算法进行改进,采用了一种基于四边形分割的算法,数据结构选择的是二维数组形式,在图形显示方面较为流畅和逼真。(3)利用ArcSDE和Oracle数据库结合,将图形数据、地理数据和用户数据很好的结合在空间数据库中,对于数据查询和分析起到了较好的效果。(4)在三维GIS系统中,实现了三维浏览功能、图层的简单操作、要素的查询功能、鹰眼功能和简单的点距测量功能。
【作者】何侃；
【导师】邹海；
【作者基本信息】安徽大学，计算机软件与理论，2014，硕士
【关键词】三维可视化；地理信息系统；地形生成算法；层次细节技术；实时化自适应网格；

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