数字城市空间目标的数据建模及可视化研究-王旭

数字城市空间目标的数据建模及可视化研究作者：王旭开始时间：2009.3.28结束时间：2009.6.5目录摘要..................................................................................................................................................IAbstract.........................................................................................................................................III第1章绪论.....................................................................................................................................1第1节数字城市的概念.........................................................................................................1第2节数字城市研究现状.....................................................................................................21.2.1数字城市国际研究现状.......................................................................................21.2.2数字城市国内研究现状.......................................................................................3第3节数字城市实现的关键技术.........................................................................................3第4节本文研究的主要内容及技术路线.............................................................................5第2章数字城市空间表达模型构建过程.....................................................................................6第1节城市空间概念数据模型.............................................................................................62.1.1传统的空间数据模型...........................................................................................62.1.2面向对象数据模型...............................................................................................92.1.3对象-关系型数据模型.........................................................................................9第2节城市空间对象数据结构定义.....................................................................................9第3节城市空间目标数据结构设计...................................................................................17第4节城市空间目标可视化表达模型...............................................................................17第5节城市空间目标数据组织与管理...........................................................................17第3章数字城市三维建模的关键技术研究...............................................................................18第1节城市空间地形建模技术及实现...............................................................................18第2节城市空间地物建模技术及实现...............................................................................18第3节城市空间地形与地物匹配技术...............................................................................18第4节三维空间数据模型的建立与实现...........................................................................18第4章数字城市3D可视化原型系统构建及实现.....................................................................19第1节数字城市3D可视化原型系统框架........................................................................19第2节数字城市3D可视化原型系统实现........................................................................19第5章结论与展望.......................................................................................................................20第1节结论...........................................................................................................................20第2节展望...........................................................................................................................20致谢................................................................................................................................................21参考文献.........................................................................................................................................22附录................................................................................................................................................23I摘要地球是人类文明的摇篮，人类在这颗蓝色的星球上创造、生活，产生了只有人类独有的社会模式和高度发达的科技智能。人类从远古走到现代，逐步脱离了刀耕火种，茹毛饮血的生活方式，现在的生活是农业生产和工业生产互相分工的结果。在这种分工下，人类逐渐建立了只有人——这种智能生物才能创造出来的精神和物质相结合的文明的容器——城市。城市如每一颗文明之星散落在地球上的各个角落，从酷热难耐的非洲地区，到拥有冬日极夜的寒冷北极，从太平洋中心的一个小岛到有世界屋脊之称的喜马拉雅，可以说只要有人类居住的地方，就会有城市存在，就会有人建立城市。然而，人们总是在不断地思考、理解、重新定义着城市的概念。对于自己所创造的东西，人类会跟在没了解自然界的奥秘一样，相处许多办法来解释自己所创造的奇迹。人类建立城市多少年，对城市的理解也随着时间的流逝在不断增加。人类会将城市的每一户人家编辑成册，会将一个城市的地图画出来，用于各种生产、秩序的管理，所以城市地图始终是管理城市的一个有力手段。随着科技的不断进步，电脑成为连接城市另一种继交通网络之后又一种联系人们的方式，网络使地球缩水，变成了一个村落。在电脑上虚拟出城市模型，也是科技发展和人类不断探索出新的必然结果。世界上第一个研制出地理信息系统（GIS）的是加拿大，第一个提出建立数字地球的国家是美国，至此，人类开始充分的进入到了数字时代，通过对现实景物的虚拟建模，达到和现实真是场景的数字再现。本文的研究方向是将在空间采集到的数据进行组织，通过一定得算法将真是场景在电脑上进行虚拟再现。本文一共分为五个部分：第一部分绪论。阐述了数字城市的定义，进行一个国内国外的数字城市的一个综合性的研究，主要考虑到国内国外数字城市的起源、发展，其中主要是通过对国内和国外的数字城市的比较来说明数字城市在中国的发展现状，以及以后的发展方向第二部分数字城市空间数据模型的构建过程。本章介绍城市空间的数据模型，对这些数据进行定义，对城市空间数据模型进行组织，构建一个高效存储质量好的数据组织模型。在数据模型表达这块将进行自己的一些想法的提出。第三部分数字城市三维建模的关键技术研究。本部分针对可以应用于数字城市三维建模的常用方法来进行讨论，将各种方法进行对比，比较。在这些方法中，主要是地形和地物的建模方法的不同，两者分开建模，然后进行一个拼接，在两者的数据组织上要完成能够相互结合。第四部分数字城市3D可视化原型系统构建即实现。从这一部分，即是解决真正的可视化技术，也就根据以上的一些数据组织形式，空间数据模拟现实场景的一系列算法，利用编程开发平台，构建一个原型系统框架，并对每一部分进行详细的讨论和解释以做到数字城市的可视化软件的虚拟现实的功能的充分理解。第五部分结论与展望。处于文末，总结在对数字城市的可视化实现研究的经验和所要讨论的问题的方法。由于是第一次作论文，所以本人的某些方法也会有问题，也有自己不能解决的问题，所以，也要对这些问题进行提出和记录，以作以后分析研究。另外，对数字城市的研究的一个预想也将在本章得到一个粗浅的认识。II关键词：数字城市，数据组织，模型建立技术，可视化IIIAbstract第1页共28页第1章绪论第1节数字城市的概念在过去的一个世纪中，GPS（全球卫星定位系统）的产生改变了人们以往的通信