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面向“数字海洋”无级比例尺的关键技术研究

李一凡  
【摘要】:“数字地球”是对地球多分辨率的三维表达,它允许我们在不同的视点高度 观察地球时可以获得不同详细程度的地理信息,为解决无限的空间地理信息与有 限的数据显示窗口之间的矛盾,需要“数字地球”无级比例尺技术。 无级比例尺功能的实现,主要是依靠空间数据库功能来完成,所以本文提出 一个面向无级比例尺空间数据库的建立方法。从数据库模型的确立,到数据结构 的定义,从数据库提供的功能研究,到数据共享的方式,最后是空间信息的发布。 空间数据模型确定了空间数据库能容纳什么样的数据,并决定能提供什么样的服 务。空间数据库功能是数据库的关键部分,数据库内部的数据存储与管理,外部 用户如何使用这些数据,都是靠功能来实现的。空间数据共享是在数字地球前提 下提出的,拥有较好的数据共享方法,数据库才能充分利用现有的数据进行整合。 空间数据发布,是将数据库中的数据最后提供给用户的接口,数据只有对外发布 才真正具有价值。 空间数据模型和空间数据结构,基本上确定了空间数据库能实现什么样的功 能。由于无级比例尺空间数据库应该包含矢量数据和光栅数据,使这两种数据的 优缺点互补,所以我们设计的空间数据库数据模型是矢量与光栅一体化的。确定 了数据模型,然后确定数据结构。超图结构不仅提供了面向对象的层次结构,而 且还提供了层与层之间的联系,非常符合地理空间数据的继承性和关联性。S-57 国际标准是国际海道测量组织和国际海事组织有关电子海图数据传输的标准,该 标准从理论模型到数据结构定义以及物标的具体定义,本文采用S-57的数据模型, 我们采用超图数据结构,建立了一个面向无级比例尺空间数据模型。 制图综合技术为无级比例尺的前提,其后的运算必须要求制图综合完成图形 形变,综合时间的判断和综合后形变等。本文采用粗糙集的理论,将不同比例尺 下光栅格作为等价划分,给出了平面拓扑上、下近似及边界算法,对拓扑的形变 进行研究,提出了拓扑形变算法。同时利用集合相交判断综合时机,并提出临域 概念,使得综合时间判断更加灵活。该判断算法较传统算法复杂度降低,计算效 率大大提高。利用粗糙集下近似算法,提出了拓扑图形综合后的形变算法。 信息综合作为制图综合的延伸,因为随着图形的变换,图形上所隐含的信息 也发生了改变。本文主要讨论了属性信息的综合问题。在属性信息综合问题中, 我们提出建立一个空间层次库,由此来判断空间物标的子物标,并将子物标属性 信息综合到父物标上。由于每一个物标是一个数据对象,在建立原始空间数据库 时,将各个空间物标综合函数确定好,当比例尺到达一定阈值触发相应的综合函


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