面向地上下无缝集成建模的空间数据组织研究

论文摘要

地学空间数据组织是数字地球、数字区域与数字矿山建设的基础与保障。本文基于Open GIS简单要素规范及其扩展,对地上下的空间数据组织和集成进行了相关研究,并对空间数据的多尺度策略和可视化管理进行了初步探讨。依据OGC相关标准,制定了空间数据的标准化存储结构,实现了地学空间数据的有效组织与管理；通过分析地上下空间数据的内涵,将地上下空间数据明确地界定为一次、二次和三次数据,指出地上下空间数据的组织应该包括这三个层次数据的组织；基于扩展的Open GIS简单要素规范,实现了空间数据结构的统一表达；探讨了地上下空间数据集成的体系结构、机理与框架,从数据角度考虑集成,不关心具体建模方式,提出借助带有拓扑结构的三角形集合来实现地上下空间数据无缝集成表达；在传统的钻孔数据管理方式的基础上,提出了基于三维可视化环境下的钻孔数据关联编辑、校验与管理。开发了一个地学数据集成实验平台,探讨了地学空间数据库建设方法。基于数据和索引分区机制解决了海量空间数据的组织问题；开发了数据转换接口,实现了多种数据库平台间的数据通信及与其他地理信息软件数据格式的转换；设计了钻孔数据的可视化编辑模式,可以直观、便捷的实现钻孔数据的添加、删除、更新等操作；并建立起良好的数据验证机制。以伊敏煤矿为例,实现了多源数据的标准化组织与集成管理,建立了矿区的地层与矿体模型,并初步实现了矿区地上下空间数据的集成及可视化表达。验证了本文提出的空间数据标准化组织方法与集成机制。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 问题提出
• 1.1.1 地上下空间数据集成组织的必要性
• 1.1.2 数据标准化组织的必要性
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 地下空间数据组织研究现状
• 1.2.2 地上下空间数据集成研究现状
• 1.2.3 地学数据标准研究现状
• 1.3 研究内容
• 1.4 技术路线
• 2 数据组织原理与模式
• 2.1 数据标准化组织的原理
• 2.1.1 坐标序列方式
• 2.1.2 WKB GEOMETRY方式
• 2.1.3 空间数据的组织结构
• 2.2 数据组织流程
• 2.3 面向共享的空间数据逻辑组织模式
• 2.4 小结
• 3 地下空间数据的标准化组织
• 3.1 地下空间数据分析
• 3.1.1 地下空间数据内涵
• 3.1.2 地下空间数据的来源
• 3.1.3 地下空间数据的特征
• 3.2 地下空间数据详细组织
• 3.2.1 原始采集及二次数据组织
• 3.2.1.1 钻孔数据组织
• 3.2.1.2 剖面数据组织
• 3.2.1.3 等值线数据组织
• 3.2.1.4 地下开挖体数据组织
• 3.2.1.5 管网数据组织
• 3.2.2 三次数据组织
• 3.2.2.1 标准化的实体钻孔数据组织
• 3.2.2.2 标准化剖面实体数据组织
• 3.2.2.3 标准化等值线实体数据组织
• 3.2.2.4 构筑物实体数据组织
• 3.2.2.5 管网实体数据
• 3.2.2.6 地形数据组织
• 3.2.2.7 地质模型数据库
• 3.3 空间数据多尺度组织
• 3.3.1 钻孔数据多尺度概述
• 3.3.2 钻孔数据的多尺度组织
• 3.4 本章小结
• 4 地上下空间数据无缝集成机理与框架
• 4.1 地学数据集成概述
• 4.2 地上下空间数据集成机理
• 4.2.1 地上下无缝集成三维空间数据模型
• 4.2.2 Open GIS要素模型的扩展
• 4.2.3 基于扩展Open GIS规范的数据组织
• 4.3 面向地上下集成的空间数据组织框架
• 4.3.1 空间建模几何元素
• 4.3.2 拓扑三角形集合集成空间数据的框架结构
• 4.3.3 地上下空间数据集成数据结构
• 4.4 小结
• 5 地学数据集成与管理平台的开发与应用
• 5.1 平台总体结构与功能
• 5.1.1 系统软件开发环境
• 5.1.2 系统功能设计
• 5.1.3 系统界面设计
• 5.1.4 软件主要功能描述
• 5.1.4.1 系统管理
• 5.1.4.2 数据库管理
• 5.1.4.3 数据处理
• 5.1.4.4 专题数据处理
• 5.1.4.5 可视化编辑
• 5.1.4.6 数据集成
• 5.2 系统主要功能实现
• 5.2.1 多种数据库平台的实现
• 5.2.2 海量数据管理机制
• 5.2.3 数据转换及提取功能的实现
• 5.2.4 数据交换接口的实现
• 5.2.5 可视化钻孔编辑机制
• 5.2.6 专题数据管理
• 5.3 伊敏煤矿数据组织与集成应用
• 5.3.1 伊敏煤矿概况
• 5.3.2 数据资料分析
• 5.3.3 应用需求分析
• 5.3.4 数据组织结构
• 5.3.4.1 原始数据组织
• 5.3.4.2 标准化数据组织
• 5.3.5 数据应用与分析
• 5.3.5.1 钻孔数据可视化编辑
• 5.3.5.2 矿区地上建筑模型
• 5.3.5.3 矿区地层建模
• 5.3.5.4 矿区矿体建模
• 5.3.5.5 地上下空间数据集成模型
• 5.4 本章小节
• 6 结论与展望
• 6.1 主要研究成果
• 6.2 后续研究工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间参加的科研项目和发表的论文