三维电子地图论文范文

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1基于基态修正的时空数据组织

1.1基态修正模型的基本原理基态修正模型的基本思想是把某一地理区域的当前状态作为基态，将其历史状态作为对基态的修正。实现过程为：首先存储某一区域地理现象的初始状态（基态），再按照一定的时间间隔存储发生变化的地理现象，即新旧状态的信息差。那么，某个时刻的地理现象，理论上应该是通过对之前所有时间段地理现象进行逻辑累加的结果。这种存储方式由于没有单独存储每个时间点的完整的地理现象，而是只存储部分变化的现象，具有数据冗余较少、便于数据传输、能表述地物目标的时空变化过程等优势[8]。目前，时空数据模型主要有5种基态修正方式，如图1所示。图1a中，将当前状态设为基态，将每个历史时间点相比于基态的变化数据存储为一个文件。图1b为图1a的改良，即每个历史时期存放的是相比于上个历史时期的变化数据。显然，图1b比图1a减少了数据的冗余，但是由于把当前状态存储为基态，所以当追溯的历史时期较为久远时，检索所需的时间复杂度将大大提高。图1c和图1d分别用分级索引的方法，将中间点也存为基态，这样调用后面的历史时期时，可以降低检索的时间复杂度，但是数据的存储量也会增加。图1e为动态多级检索方法[11]，即在检索过程中，动态创建多个基态，可大大缩减索引的时间。但是动态基态的创建同样会增加数据的存储量，当创建多个基态时，将会造成大量的数据冗余。

1.2基于基态修正的数据组织方法若需要再现地理目标或现象随时间的变化过程，且这种变化可以抽象为目标的增加或减少时，采用基态修正模型可有效地进行时空数据组织。将地理目标或现象最原始的状态作为基态，再存储每一时期相对于上一时期的修正数据，以此降低数据文件的存储量。在三维GIS的时空信息可视化表达中，为了降低三维数据模型存储的复杂性，可以将三维模型的变化抽象为增加过程。对于作为基态的三维数据模型，当新空间目标出现时，对应于新三维模型的正增加；当原空间目标消失时，对应原三维模型的负增加；若空间目标发生变化，则对应于三维模型的变化经历了先负增加再正增加2个阶段。对图1b中模型进行改进，三维时空数据的基态修正组织模型如图2所示。

2时态三维电子地图的设计与实现

为验证本文提出的基于基态修正的三维时空数据组织方案的可行性，以武汉大学文理学部校园为实验样区，利用ArcGIS9.3和GoogleSketchUp6的相关功能模块制作校园三维时态电子地图，对武汉大学文理学部自1930年至今的校园场景变化过程进行再现。

2.1三维模型的基态增量组织我们将武汉大学最原始的状态作为基态，建立校园地物三维模型，然后将不同历史时期的增量变化信息进行三维建模和存储。当对某一时期的校园三维场景进行可视化表达时，相当于对前一历史时期的基态三维场景进行修正。从可操作性的角度出发，我们根据校园历史建筑的不同发展时期设立显示时间节点，然后建立对应时间图层分别存储在对应的增量数据集中，如表1所示。

2.2动态三维电子地图的实现效果本文在VS2008环境下，通过ArcEngine二次开发，编写C#程序开发应用界面并加载ArcScene中的模型数据，通过图层管理不同时期的增量数据。三维电子地图场景的时态变化信息显示如图4所示。

3结语

本文将基态增量数据模型用于三维模型的数据组织，并通过基态增量的方式将三维GIS与时态GIS结合起来，进行武汉大学校园时空信息变化的可视化，为动态三维电子地图的数据组织研究提供实证。表明，在三维GIS的环境下，本文所使用的基态增量模型所存储的数据量为最小，数据组织和管理更为高效。但是当数据量增大时，数据的调度效率就会降低。如何将本文的基态增量模型进行完善以适合大数据量的组织和管理，是本模型需要继续研究的问题。

作者：黄丽娜阚子涵李冬琳单位：武汉大学资源与环境科学学院