基于ComGIS的洋山港VR-GIS应用开发研究

【摘要】： 上海国际航运中心洋山深水港区建设是事关上海长远发展的重大工程，也是党中央、国务院着眼于进一步提高我国综合国力和国际竞争能力而作出的重大战略决策，是一项跨区域走联合发展道路的重要基础设施项目，对上海来说意义重大。“深水港建设空间信息特征变化速报机制与信息管理建设研究”，这一上海数字城市重大专项中的城市建设示范应用子项目正是为洋山港建设服务的。本论文就是依托这一重大工程和重大专项课题展开的，并对组件式地理信息系统和虚拟现实地理信息系统的理论和方法进行了比较全面的研究。 论文共分7章。第一章是绪论。首先简要阐明了洋山港建设的重要战略和作用，并对洋山港建设中GIS技术的必要性进行了简单分析，然后对国内外港口GIS情况进行了综述，最后总结了目前GIS发展的几个热点问题。第二章是基于ComGIS的洋山港VR-GIS开发的技术理论基础。本章深入分析了论文的技术和理论体系，包括组件地理信息系统的技术基础和发展过程，虚拟现实地理信息系统及其相关技术，及对相关的数字地球与数字城市、面向对象的软件工程、空间分析模型和遥感数据处理也进行了简单论述。第三章是洋山港地区的空间数据库建设。数据是地理信息系统的血液，本章首先分析了“数字上海”平台的几个版本和框架，因为这是洋山港数据库建设的基础。接着就如何建立洋山港地区空间数据库和遥感影像库进行了深入研究，最后给出了洋山港遥感影像库的具体色设计与实现。第四章是洋山港地区地形三维建模研究。DEM是地形三维可视化和虚拟现实地理信息系统的基础，本章对DEM的概念，建立DEM的各种方法以及模型等进行了系统分析，给出了具体的实现过程。本章的结果对于整个VR-GIS系统的建设起着举足轻重的作用。第五章是洋山港地区泥沙运动的可视化分析。本章根据已有资料，利用三维可视化方式模拟出了洋山港地区泥沙状况。本章的主要思路是利用海图对洋山港的水下地形以及泥沙运动进行了可视化模拟，并在此基础上总结出了洋山港地区泥沙运动的规律。第六章是基于OpenGL的洋山港VR-GIS组件的开发与应用。本章主要论述如何利用OpenGL从底层进行洋山港VR-GIS组件的开发。作者提出了基于COM的VR-GIS组件的三层体系结构设计方案，并实现了基于OpenGL和VC++的组件的具体开发。最后介绍了洋山港VR-GIS组件所实现的主要功能。 在课题和论文研究和实践过程中，作者认为可以得到以下几点创新： (1)将GIS，尤其是当前比较前沿的VR-GIS、ComGIS、3S集成等技术运用到洋山港港口工程建设中去，使洋山港建设的过程透明化，提高了工作效率和决策的科学性。目前，国内外GIS在港口方面的应用很少，论文选择该课题进行研 究，具有重要的理论与实践意义。 (2)从底层开发了具有自主知识产权的vR-GIs组件。作者采用目前比较先 进的ComGIs的思想进行开发的，这种方式可以实现组件的封装，并可进行灵活 扩展，在论文中展示了vR一GIS组件已经实现的各种功能，并且在交互控制上比 ERDAs Imagine更容易、更优越。目前，vR-GIs组件的实现在国内外还鲜有报 道。 (3)泥沙的各种变化状况对洋山港港口建设非常重要，过去的做法是用图 表的方式表示出泥沙的状态，在本课题中，作者采用三维可视化技术将泥沙的状 态直观形象地表示出来，不仅可以模拟各种建设方案的效果，还可以通过建立一 系列不同时相的洋山港海底DEM，来分析泥沙运动的路线、速度、淤积和冲刷 情况，并可根据大量的数据分析，预测泥沙今后的运动方向和速度。作者将新的 技术引入到泥沙运动中，为泥沙运动研究提供了新的思路。 总之，本论文结合了“深水港建设空间信息特征变化速报机制与信息管理建 设研究”上海数字城市重大专项中的城市建设示范应用子项目，具有重要的理论 和现实意义;并将GIS及前沿技术，特别是VR一GIS引入到港口管理和泥沙运动 分析当中，提供了一种新的思路，具有一定的创新性和前沿性;作者并从底层开 发出了具有自主知识产权的VR一GIS组件，具有很强的实践性和应用价值。