基于ArcGIS的电子沙盘生成方法研究
【摘要】：
电子沙盘是以传统沙盘堆制理论为依据,以地理信息数据作为形成地形的基础,结合现代计算机图形图像技术,自动生成的形象逼真的地形立体透视图。电子沙盘克服了传统沙盘构制速度慢,占地面积大,携带不方便,表现内容单调且更新成本高等特点,已经在城市建设、土地规划、防汛指挥、工程施工、通信网络、城市仿真等等领域得到了广泛的应用。
目前电子沙盘的制作通常是在三维GIS平台之上,将研究区域的DEM数据和纹理影像集成后,再进行查看、漫游和标注等其他功能的实现。但是对于研究大范围的电子沙盘,这种方法就会有一定的局限性,大规模地形的漫游查看必然对计算机平台要求较高,且用户等待时间长,同时地形的显示涉及到数据在内存中如何调度等复杂技术策略。文章以山西水利信息监控与管理系统中的电子沙盘子系统的制作过程为研究背景,阐述了以GIS,RS,网络和数据库技术支撑下,快速动态的调用分幅存储的DEM和遥感影像的方法,实现了小范围区域或重点水利工程三维场景的动态生成模拟。
电子沙盘是山西水利信息现代化建设中重要的组成部分。文章提出电子沙盘子系统建设的背景和意义,并根据用户需求对系统的整体架构和各项功能做了详细的设计。论述了电子沙盘系统开发的技术方案。首先,介绍了系统的开发环境：在Visual Basic环境下进行电子沙盘系统的开发,采用ArcGIS Engine组件包作为实现三维GIS功能的支撑。其次,以1：1万的DEM和分辨率为1米的高精度遥感影像的分幅存储为基础,详细介绍了DEM和遥感数据在电子沙盘制作前的准备工作,及如何利用ArcGIS中地理处理模块中的ModeBuilder对空间数据处理机建立自动执行的模型,从而实现空间数据批处理；介绍了如何在ArcSDE中进行空间数据的组织和存储。最后,阐述了系统中各功能模块的实现,构建了电子沙盘的二维模块和三维模块,重点论述了如何根据地理坐标动态调用空间数据,使之集成到三维平台下生成三维地形场景。结合三维模块中视图导航功能,就可以对形成的三维地形场景进行漫游,查看,飞行和旋转等操作,形成一个完整的电子沙盘子系统。
系统提供了多种定位到三维地形的方式,能够真实直观地再现山西省境内小范围地区的地貌,为数字水利工程的实施和管理提供了全方位的技术服务。
【关键词】：电子沙盘 组件式开发 三维地形 ArcGIS 【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：P208
【目录】：
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-11
- 第一章 绪论11-17
- 1.1 引言11
- 1.2 研究背景及意义11-13
- 1.2.1 研究背景12-13
- 1.2.2 电子沙盘子系统建设的必要性及意义13
- 1.3 电子沙盘的研究现状13-15
- 1.4 论文的主要工作15-17
- 第二章 系统开发平台介绍17-27
- 2.1 国内外流行的三维GIS平台17-19
- 2.1.1 国外三维GIS平台17-18
- 2.1.2 国内三维GIS平台18-19
- 2.2 ArcGIS软件体系19-24
- 2.2.1 ArcGIS Engine20-21
- 2.2.2 ArcGIS Engine包含的内容21-23
- 2.2.3 Geodatabase与ArcSDE23-24
- 2.3 基于COM的组件开发技术24-25
- 2.3.1 组件技术及特点24
- 2.3.2 COM技术简介24-25
- 2.3.3 组件式GIS开发25
- 2.4 本章小结25-27
- 第三章 需求分析及总体设计27-31
- 3.1 需求分析27
- 3.2 系统开发原则27-28
- 3.3 总体框架设计及实现流程28-30
- 3.3.1 总体框架设计28-29
- 3.3.2 实现流程设计29-30
- 3.4 本章小结30-31
- 第四章 电子沙盘中三维地理数据的处理与组织31-47
- 4.1 数据准备31-42
- 4.1.1 地形数据类型及相关理论31-35
- 4.1.2 数据处理35-42
- 4.2 数据存储与组织42-46
- 4.2.1 数据存储43
- 4.2.2 数据组织43-46
- 4.3 本章小结46-47
- 第五章 电子沙盘的设计与实现47-69
- 5.1 开发环境介绍47-48
- 5.2 电子沙盘的模块设计与主界面48-49
- 5.2.1 模块设计48
- 5.2.2 电子沙盘主界面48-49
- 5.3 二维模块实现49-55
- 5.3.1 视图控制50-51
- 5.3.2 地理坐标定位51-52
- 5.3.3 空间数据属性查询52-53
- 5.3.4 水利工程查询53-54
- 5.3.5 网络通信54
- 5.3.6 实物沙盘连接电子沙盘54-55
- 5.4 三维模块实现55-65
- 5.4.1 视图导航与飞行旋转56
- 5.4.2 动态加载数据56-63
- 5.4.3 多视角查看63
- 5.4.4 高程查询63
- 5.4.5 动画63-65
- 5.5 影响电子沙盘子系统性能的因素65-68
- 5.5.1 LOD简介66-67
- 5.5.2 金字塔模型67-68
- 5.6 本章小结68-69
- 第六章 结论69-73
- 6.1 取得的成果69-70
- 6.2 解决的问题70
- 6.3 需要完善的工作70-73
- 参考文献73-77
- 致谢77-79
- 附录:研究生期间发表论文79
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