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原文传递青藏铁路地理信息系统及其三维可视化技术研究

论文题名：	青藏铁路地理信息系统及其三维可视化技术研究
关键词：	青藏铁路
摘要：	“青藏铁路地理信息系统与数字路基”是以GIS等信息技术为支撑建立起来的高度可视化，并具有决策支持能力的青藏铁路信息管理系统，它为从事青藏铁路研究的科研和工程人员提供了一个统一的模型运行、信息检索、结果显示的平台。本论文以青藏铁路地理信系统的建设为主线，以三维可视化技术的应用为重点，以.NET为开发平台，IDL为可视化工具，结合软件工程、三维计算机图形学、空间插值等理论，完成了系统设计并实现了其中的可视化功能。论文中详细介绍了系统架构设计、ArcSDE空间数据访问接口类库的设计与封装、铁路线路路基-地形整体三维建模与可视化以及钻孔数据体视化方法。论文的工作实现了数据的可视化表达，提供了一种简便、直观的数据分析和使用手段。　　第一章介绍了论文选题的背景和意义，论文研究的技术背景及相关领域的研究进展，并简单介绍了论文的研究目标和主要内容。　　第二章介绍了系统体系结构，开发方式，以及开发平台和可视化工具。系统采用客户/服务器模式，开发方式为ArcSDE+C＃+IDL。空间数据存储在MS SQLServer2000中，空间数据访问利用ArcSDE实现。基础开发平台为.NET，开发语言为C＃，可视化功能用IDL实现。还简单介绍了使用IDL实现地图显示和地形三维可视化的方法。　　第三章在介绍空间数据库管理系统和ArcSDE空间数据存贮和管理模式的基础上，提出了ArcSDE C API的封装方案，并详细介绍了类库的总体设计，矢量数据访问类和栅格数据访问类的设计、实现和使用。类库框架和矢量数据访问类采用了托管和非托管两层封装方案，栅格数据访问类采用托管类单层封装方案。　　第四章对铁路线路三维可视化技术从理论到实现进行了详细介绍。首先回顾了Delaunay三角网相关理论，它是地形和路基三维建模的理论基础。路基和地形都用TIN进行建模。路基建模的关键点是横断面特征点坐标的计算，提出了利用铁路中心线计算横断面特征参数的方法并对基于截面的路基三维建模进行了详细描述。用路基轮廓对地形进行裁剪，然后依据约束Delaunay三角网理论进行路基与地形拼合，构建了路基-地形整体模型。最后用OpenGL技术实现了路基三维显示。　　第五章介绍钻孔数据体视化方法。通过对体视化相关理论的研究，结合钻孔数据的特点，发现规则体元的直接体视化方法比较适合。钻孔数据是散乱分布的非规则数据，需要用空间插值进行网格化。对空间插值相关理论进行了介绍。基于普通Kriging实现了地温的三维插值，并讨论了地温体视化过程，结果可行。同时介绍了用类似的技术实现地质体三维可视化的方法。最后给出了体视化在系统中的实际应用。　　第六章对全文进行了总结。研究工作建立了具有自主性和可扩展的GIS应用平台，得到了一个可复用的空间数据访问类库，提出了路基-地形三维整体建模方法，并实现了钻孔数据的真三维可视化。最后指出系统面临的问题，如网络负担重，IDL处理矢量数据效率低等，并指出了进一步研究的方向。
作者：	尚庆生
专业：	地图学与地理信息系统
导师：	李新
授予学位：	博士
授予学位单位：	中国科学院寒区旱区环境与工程研究所
学位年度：	2007
正文语种：	中文