基于GIS数据模型的数字地面系统应用研究与实现

论文摘要

近几年来,兴起的面向对象的思想对计算机和每个应用领域都产生了广泛而深远的影响,面向对象的地理信息系统（Object-Oriented GIS）也成为GIS领域研究的一个重要课题。论文中采用面向对象方法,对GIS中的空间对象的数据模型、语义和表示、对象之间的基本语义关系、对象的基本空间操作及拓扑结构等进行了较全面的探索,同时,引入用UML建立针对GIS的面向对象模型的一种思想,建了GIS基本空间数据模型,实现了数字地面模型。文中所做的工作主要有:（1）介绍了面向对象地GIS的思想模式和方法,并运用面向对象的分析技术,对GIS的中点、线、面等基本对象类和复杂对象类的分析与描述,结合时空拓扑,总结出了一个面向对象的GIS时空数据模型。（2）介绍了UML建模的方法,用UML的扩展机制建模这些要素间的拓扑空间关系,其中构造型定义空间关系类图,标记值定义具体空间关系,自然语言作为约束的条件,保护了类的封装性和可复用性,得到了更清晰的空间关系模型;建立UML的序列图,描述系统的动态行为。（3）对GIS数据模型算法做了深入的研究:数字高程模型（DEM）作为地球空间数据框架的基本内容已经被包括中国在内的大多数国家列为基础地理信息产品。本文通过离散点排序将采集的数据点变成有序序列,然后建立凸壳,生成TIN模型。本文在地形加速渲染、地形四叉树结构分析以及最短路径算法做精度分析,并提出自己的见解。（4）实现数字地面模型的研究分析,给出数据流程、对基于特征的虚拟GIS概念模型框架进行语义分析分析与其他概念模型进行比较,最终得出虚拟GIS原型系统设计图形。（5）通过前面的工作,第六章重点研究了该系统具体实现时有待解决的问题,包括系统总体设计、数据库详细设计、系统功能具体设计和算法实现。笔者准备图形、属性数据的资料,并做一些前期处理;然后实现图形的数字化处理,设计系统的流程图,实现了GIS数据模型的空间数据库。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本问题的提出及研究的意义
• 1.2 研究背景及现状分析
• 1.2.1 GIS 研究的国内外发展现状
• 1.2.2 UML 及其应用概况
• 1.2.3 虚拟GIS 模型设计的研究
• 1.3 研究内容
• 第2章 面向对象的GIS 数据模型
• 2.1 GIS 概况
• 2.1.1 GIS 技术发展及其应用概况
• 2.1.2 GIS 的主要功能
• 2.2 面向对象的GIS 数据模型的思想和方法
• 2.2.1 对象（object）
• 2.2.2 消息（message）
• 2.2.3 封装（capsulation）
• 2.2.4 类（class）和实例（instance）
• 2.2.5 继承及类之间的层次关系
• 2.2.6 关联（association）
• 2.2.7 聚合/组成
• 2.2.8 泛化（generalization）
• 2.3 面向对象的GIS 数据模型的系统应用研究
• 2.3.1 面向对象GIS 的整体数据模型
• 2.3.2 面向对象GIS 中基本地理实体的语义定义及其表示
• 2.3.3 面向对象GIS 数据模型中的地理实体间的基本语义联系
• 2.3.4 面向对象GIS 数据模型中的基本空间操作
• 2.3.5 面向对象GIS 的软件工程
• 第3章 基于UML 的GIS 模型
• 3.1 UML 介绍
• 3.1.1 UML 的内容
• 3.1.2 UML 建模目标与过程
• 3.2 基于UML 的GIS 建模目标与步骤
• 3.3 GIS 模型构架
• 3.4 用例模型
• 第4章 GIS 数据模型算法的算法设计
• 4.1 数字高程模型（DEM）建模
• 4.2 地形加速渲染
• 4.2.1 离散LOD 地形模型
• 4.2.2 连续LOD 地形模型
• 4.2.3 改进的ROAM 算法
• 4.3 地形的四叉树结构
• 4.4 最短路径算法
• 第5章 数字地面模型的研究分析
• 5.1 数字地面模型实现的数据流程
• 5.2 虚拟GIS 原型系统对数字地面系统的应用设计
• 5.2.1 概念模型中特征的概念
• 5.2.2 基于特征的虚拟GIS 概念模型框架
• 5.2.3 与其它概念模型的比较
• 5.3 基于特征的面向对象虚拟GIS 数据库
• 5.4 基于特征的面向对象虚拟GIS 数据模型
• 5.4.1 特征分类
• 5.4.2 特征对象的组成
• 5.5 虚拟GIS 原型系统设计
• 第6章 数字地面系统的设计与实现
• 6.1 系统目标
• 6.1.1 系统总体目标
• 6.1.2 资料的前期预处理
• 6.1.3 系统具体功能与任务
• 6.1.4 软硬件环境
• 6.2 系统简介
• 6.2.1 图库
• 6.2.2 数据字典
• 6.2.3 系统维护
• 6.2.4 空间数据数字化
• 6.3 MapInfo 的数据建模形式
• 6.4 部分代码实现
• 6.4.1 载入纹理实现
• 6.4.2 光照和材质分析实现
• 6.4.3 TIN 模型绘制实现
• 6.4.4 最短路径实现
• 6.5 实验过程
• 6.6 系统不足
• 6.7 小结
• 第7章 结束语
• 7.1 全文总结
• 7.2 后续研究
• 致谢
• 参考文献