论文摘要
现代港口每日有大量船只车辆进出运输,港内集装箱的吞吐量数以万计,因此亟需科学有效的管理系统对港内作业和货柜信息进行实时监控和快捷检索。本课题根据港口三维GIS监控系统的特点,针对港区周边地形环境的简化建模及绘制、港内移动站轨线仿真和集装箱群的快速绘制等关键性问题,探索多区域多分辨率地形网格模型的建模绘制技术、基于样条曲线的移动站行驶仿真技术以及基于GPU的模型实例绘制技术,设计实现了港口三维GIS监控系统,并将相关技术和方法应用于其中。随着建设信息化武警的步伐快速推进,各种执勤作战数据库管理系统的相继建立,“信息空间化”已经成为部队执勤作战信息管理的一种迫切需要。通过对港口三维GIS监控系统的研究开发,提出了港口三维GIS监控系统在武警部队中的应用模式。本文所做的研究工作集中在五个方面:1.针对港口环境特点,研究了面向港口监控的有效的地形环境建模和绘制方法,以厦门海天港为例,实现了港口地形环境建模。对大规模的港口周边地形数据进行分割,以多边形顶点法矢量模型简化准则为基础,分区域建立多级别的TINLOD模型;并利用视域参数对绘制数据进行预裁剪,从而进一步提高绘制效率。2.提出了一种基于样条曲线的移动站行驶仿真方法。利用Cardinal样条函数,以四个连续的定位点信息作为控制点,构造样条曲线。并用仿真时间作为插值因子对其进行插值计算仿真的空间定位数据,获得了非常真实的仿真效果。3.提出了一种有效的基于顶点纹理拾取的几何体实例化方法。将集装箱几何体的纹理坐标信息和实例的空间分布信息打包入顶点纹理,并对几何体顶点进行编码,从而将绘制数据量降到最低,同时也减少绘制状态的改变次数以及绘制函数和批次的调用次数,实现了集装箱群的快速绘制。4.设计了港口三维GIS监控系统总体框架,实现了系统的主要功能,研究了系统实现过程中涉及的一些关键技术。5.从武警部队信息化建设的需求出发,对港口三维GIS监控系统在部队中特殊要求做出分析,并对港口三维GIS监控系统在武警部队中的应用模式进行了思考。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 引言1.2 本课题研究的相关技术1.2.1 地理信息系统进展1.2.2 3DGIS技术进展1.3 本文的工作1.3.1 课题内容1.3.2 论文组织第二章 港口地形环境建模和绘制技术2.1 引言2.1.1 模型简化技术2.1.2 层次细节（LOD）技术2.2 基于顶点法矢量的模型简化方法2.3 多区域多级别LOD模型构造方法2.3.1 区域分块准则2.3.2 分块细节问题2.3.3 算法总结2.4 多区域多级别LOD模型绘制技术2.4.1 LOD模型绘制方法2.4.2 预裁剪技术2.5 实验结果及其分析2.6 本章小结第三章 基于样条曲线的移动站仿真方法3.1 引言3.2 样条曲线的基本理论3.2.1 插值理论3.2.2 埃尔米特插值多项式3.2.3 Cardinal样条3.3 移动站行驶仿真方法3.3.1 问题分析3.3.2 算法流程3.3.3 实验结果及分析3.4 本章小结第四章 基于 GPU的模型实例构造与绘制方法4.1 引言4.2 基于 GPU的通用计算技术4.2.1 图形处理器的发展4.2.2 基于 GPU的通用计算应用方面4.2.3 GPU可编程语言 Cg4.3 基于顶点纹理拾取的几何体实例化方法4.3.1 问题分析4.3.2 算法流程4.3.3 实验结果与分析4.4 本章小结第五章 港口三维 GIS监控系统的设计与实现5.1 引言5.2 系统主要功能和处理流程5.2.1 系统功能体系5.2.2 系统处理流程5.3 系统软件模块与实现细节5.3.1 软件模块5.3.2 系统演示5.4 本章小结第六章 港口三维 GIS监控系统在武警部队的应用模式思考6.1 引言6.2 武警部队现有指挥方式的研究6.2.1 武警部队现有指挥方式6.2.2 武警部队的特殊性对指挥方式的影响6.2.3 武警部队现有指挥控制中的局限性6.3 港口三维 GIS监控系统在武警部队应用中的特殊要求6.4 港口三维 GIS监控系统在武警部队中的应用模式思考6.4.1 港口三维GIS监控系统在武警部队应用的优势6.4.2 港口三维GIS监控系统在武警部队中的应用模式6.5 本章小结第七章 总结与展望7.1 本文的工作总结7.2 进一步研究设想致谢参考文献作者在学期间取得的学术成果
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