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基于地理空间信息网格的全球空间数据管理与渲染的关键技术研究

韩阳  
【摘要】:长期以来,测绘始终面临着这样一些问题:地理空间信息利用率不高;各部门建立的GIS难以实现数据共享和互操作:真正意义上的空间数据在全球,乃至大范围的无缝无法实现等等。本文在空间信息网格的基础上,研究基于地心坐标系和地球椭球面的地理空间信息多级网格体系结构的构建技术,使得地理空间数据能够更好地满足网格环境下的信息保障要求。具体的研究工作主要包括以下几个方面: (1)根据目前已有的网格划分方案的优缺点及地图投影的特点,提出了一种新的地理空间信息网格划分方案:混合式全球网格划分方案。并详细的阐述了网格的编码策略及存储方式,并给出了网格编码与地理坐标之间的相互转换方法。 (2)研究将按地图投影、比例尺和分幅编号存储的现有4D数据产品转换到基于地理空间信息网格的可变比例尺的多源地理空间数据的理论、技术与方法。针对数据的转换过程,主要探讨了数据的预处理、数据的划分方案以及数据分辨率的转换。 (3)通过对全球地理空间数据的管理方案的研究。对数据的访问、更新与存储的过程作了详细的介绍。针对数据的存储,提出了两种不同的数据存储模型:文件/数据库。根据应用需求的不同,提出了两种不同的文件索引方案,便于数据快速的更新存储。 (4)并进一步研究了基于计算网格的文件管理系统,通过计算机集群存储海量数据,满足网络环境下大规模用户的并发访问。 (5)通过对现有技术的研究和分析,确定了全球地理空间数据渲染所用的正确坐标系、通过多线程调用可视范围内的数据、应用顶点着色器来渲染地形,充分的利用了CPU“多核”处理器和GPU浮点计算能力和光栅通道访问纹理功能,提高了渲染速度。应用恒定帧技术,使系统运行时保证恒定帧率,更加符合用户的需求。 (6)在上述研究工作的基础之上,利用Visual C++、OpenGL等工具开发了基于地理空间信息网格的地理信息系统,从而验证了本文提出的地理信息网格及相关数据管理与渲染技术的正确性,并用图片展示了系统的部分实验效果。


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