基于SGOG瓦块的数字地球真三维可视化技术和应用.pdfVIP

第17卷 第4 期 Vol. 17, No.4 2015 年4 月 Apr., 2015 基于SGOG 瓦块的数字地球真三维 可视化技术与应用 王金鑫，李耀辉，郑亚圣，邹 煚，杨 晶 （郑州大学水利与环境学院，郑州 450001 ） 摘要：以Google Earth 为代表的第一代数字地球平台，利用球面剖分瓦片，构建了2.5 维静态的数字地球表面，实现 了地表空间数据的集成、建模和应用，但没有涉及地表上下的空间。本文阐述了球体大圆弧QTM 八叉树剖分的规 则、瓦块体系的几何特征及其编码原理，设计并实现了瓦块编码到空间直角坐标之间的互换算法，并利用C++和 OSG 等主流语言，构建了真三维数字地球可视化平台的雏形框架；实现了球面和球体的任意剖分、地表上下空间 实体的可视化建模及简单三维空间分析。初步展示了球体瓦块的新一代数字平台在天地一体化空间大数据集成、 管理、建模与应用中的优势及前景。研究表明，球体大圆弧QTM 八叉树网格，具有简单、规整、几何特征明晰、适宜 作为全球离散空间的坐标基准，利于空间实体建模与可视化等特点，可作为构建新一代数字地球平台的数据模型 基础。 关键词：数字地球；全球离散网格；全球空间网格；球体大圆弧QTM 八叉树网格；可视化 DOI:10.3724/SP.J. 1047.2015.00438 1 引言 多维地理对象与地理过程的一体化表达，利于复杂 [5] 地学分析 ，能较好地表示空间粒子之间的相互作 [2] 可视化是包含计算机图形、图像、视觉和虚拟 用关系 ，适用于表达地理空间过程的动力学机制， [1] 进而实现对多尺度地理现象与过程的模拟、分析与 现实等多个技术领域的一门重要交叉学科 。地理 信息可视化，经历了从二维、局部、静态到多维、全 预测。就三维建模而言，面模型的静态表达已经成 [2] 球、动态的发展过程，其内在驱动引擎就是底层的 熟，而对体素的时空模型数据的可视化仿真比较少 ， 空间数据模型。传统地学三维可视化领域的空间 尤其是面向数字地球的真三维可视化技术研究更 [2-3] 少。要研究真三维数字地球可视化技术，首先要解 数据模型归根结底只有2种：面元模型和体素模型 ， 且均为局部的、小范围的欧氏模型。面元模型加纹 决的关键问题是底层体素模型的设计，以及基于体 理往往可以达到较好的地形和建筑可视化效果，在 素的地理空间表达。 3DGIS 领域应用广泛；而体素模型常用来表达地质 数字地球是一个可以嵌入海量空间数据的、多