地理信息系统中时空多维数据可视化技术研究.pdfVIP

第 3 卷 第 2 期 遥 　感 　学 　报 Vol. 3 , No. 2 1999 年 5 月 JOURNAL OF REMOTE SENSING May , 1999 地理信息系统中时空多维数据可视化技术研究 李红旮　崔伟宏 ( 中国科学院遥感应用研究所 北京　100101) 摘 　要 　将科学可视化技术应用于地理信息系统之中 ,增强地理信息系统对时空多维数据的显示、处理功能 , 是当前的研究热点之一。通过对现有地理数据组织、显示简要概述的基础上 ,提出一种基于体素的时空多维 数据组织方式。并通过二维、三维显示及动画形式的研究 ,从技术上对科学可视化与地理信息系统的结合进 行初步的探索。最后 ,通过对时空多维数据可视化算法的研究与实现 ,为在地理信息系统中进一步将可视化 技术走向实用提供基础。 关键词 　地理信息系统 ,多维数据可视化 ,多维数据结构 ,动画 ( ) 在地理信息系统界 , 随着科学可视化 VISC 的 1 　引　言 发展 ,促使研究人员将获得的大量地理数据 ,转化为 所研究的地理对象、地理现象、地理事件生动的图 由于空间技术的迅猛发展,特别是遥感技术的 像、声音、动画 ,通过对这些信息的分析理解 ,诱发出 发展 ,大量有关地球空间环境的不同时相数据的收 新的思想 , 以致做出新的发现。这一方面需要加强 集 ,使地理信息系统的作用日渐突出 ,地理信息系统 对数据组织的研究 ,将数据结构从二维向三维、静态 提供了存储、处理和分析地理数据的环境。当前的 向动态过渡;另一方面加强数据可视化的研究 ,包括 地理信息系统主要是处理数字式的地图 ,大部分是 对二维、2. 5 维、三维图形以及动画等形式的研究。 静态的二维地图。在环境科学研究中 ,用户不仅对 结合对国内外现有的地理数据可视化模型以及 传统的静态地图、电子地图感兴趣 ,更需要对地理现 算法的研究 ,通过基于体素的数据场组织方法 ,将二 象的演化过程进行可视化和动态分析、动态模拟。 维、三维、时态的地理数据有效地组织起来 ,推向更 复杂的静态地图 ,不管是印在纸上还是显示在屏幕 高维的组织表达 ,并且在微机环境上实现其可视化 上 ,都不能满足用户的要求 ,他们希望一个动态的、 算法。 可视化的、交互的环境来处理、分析、显示他们的多 种地理数据。 2 　地理信息系统中可视化的发展 ( 科学可视化技术 Visualization in Scientific Com puting) 使人能够在三维图形世界中直接对具有形态 在地理信息系统中数据结构和表达方式经历了 的信息进行操作。和计算机的直接交流 ,赋予人们 从二维到三维 ,从静态向动态的发展过程。 对物体进行仿真并且实时交互的能力。这种技术把 人和机器以一种直沉而自然的方式加以统一 ,这无 21 　对地理数据的二维表达 疑将极大地提高人们的工作效率。可视化的另一项 主要应用是动画技术。动画技术使得研究人员可以 在地理信息系统中 ,常用的数据模型有矢量、栅 发挥自己的创造力进行模型的动作、景物的布置等