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RS-Globe系统中空间数据调度和压缩算法研究

马庆华  
【摘要】: 构建数字地球是一项跨越多学科的理论和系统性工程。随着空间技术迅速发展,为数字地球带来强有力的数据支持,并对其功能扩展提出了新的要求,但同时给系统构建带来了一系列问题,海量空间数据难以在有限系统资源条件下有效处理以及数据加载过慢不能满足实时显示和交互的要求。这主要是在数据的组织与调度,空间索引效率,数据压缩技术等方面存在着亟待改进的地方。 针对开发数字地球系统存在的问题,本文从数据处理的角度出发,讨论了海量影像数据、矢量数据的结构、组织、索引以及在数字地球系统中场景简化的系统模型;着重研究了数字地球的空间数据调度,矢量数据压缩技术等问题。作者所在的课题组与中国科学院遥感应用研究所遥感论证中心合作研究并开发了一个三维数字地球平台RS-Globe,目的是在Internet环境下实现我国资源卫星、MODIS以及其他卫星提供图像的实时可视化。本篇论文阐述的理论和算法大部分集成到RS-Globe中并取得了良好的效果。 本文的主要工作如下: 1、为了实现系统在显示多分辨率栅格影像数据时的大量数据载入,并且给系统实时显示提供连续的数据支持,对栅格影像数据的分层分块技术进行分析,在基于瓦片金字塔和线性四叉树的数据组织模式上设计了目标瓦片搜索与瓦片数据请求预测相结合的调度策略,解决了系统的数据装入和支持的问题,最大程度满足了多分辨率影像数据实时显示的需求。 2、在RS-Globe系统中,由于原始矢量数据组织形式复杂,会造成数据加载缓慢,为了实现矢量数据快速精确显示,在加载之前必须进行数据压缩。本文基于对传统矢量数据压缩算法的对比研究,对传统Douglas-Peucker算法进行改进,在拓扑关系保持上采用了建立等效元数据索引表分别对公共边和非公共边进行压缩并按索引表还原曲线间拓扑结构,并在改进算法中引入了分割封闭曲线所用起始点和终点的选择方案。实验结果表明,改进后的算法兼顾了压缩精度、存储容量、系统加载时间等重要因素,有效的缓解了场景实时漫游需求与数据加载过慢之间的矛盾。 3、在RS-Globe系统中实现了所设计的目标瓦片搜索与瓦片数据请求预测相结合的调度方法,并实现了提出的D-P改进算法,不仅满足了实时显示所需要的连续数据支持,而且提高了矢量数据的加载和显示效率。


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