三維GIS-三維分析

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1、第七章三維分析 第七章三維分析 三維地理空間數(shù)據(jù)分析是GIS空間分析 的一個(gè)重要組成部分，是當(dāng)前GIS技術(shù)與應(yīng) 用的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，也是數(shù)字地球和數(shù)字城 市建設(shè)的重要技術(shù)基礎(chǔ)。 -BEA Confidential. | # 三維地理空間數(shù)據(jù)分析主要涉及以下幾個(gè)方面: ■■三維景觀建模 三維數(shù)據(jù)可視化表達(dá) 三維景觀分析與計(jì)算 真三維GIS顯示與分析 -BEA Confide -BEA Confidential. | # 7.1三維景觀建模 ? 三維GIS數(shù)據(jù)模型

2、 7.1.1體模型 ? 1三維柵格結(jié)構(gòu) 三維柵格結(jié)構(gòu)是一種基于體元表示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它將 地理實(shí)體的三維空間分成細(xì)小的體元，以體元的三維行、 歹h深度號表示地理實(shí)體的空間位置，并建立與屬性的實(shí) 時(shí)關(guān)聯(lián)。三維柵格結(jié)構(gòu)中最簡單并經(jīng)常使用的是等邊長的 正方體體元（如同二維中的等邊長正方形像元）「它是二 維中的柵格結(jié)構(gòu)在三維中的推廣，亦稱為鯉雪 如圖 -圖7」晶胞結(jié)構(gòu) 7.1.1體模型 ? 2八叉樹結(jié)構(gòu) 八叉樹結(jié)構(gòu)是由四叉樹結(jié)構(gòu)推廣到三維空間形成的一 種三維柵格

3、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)將一個(gè)立方體的三維空間等 分為八個(gè)卦限，如果某一個(gè)卦限內(nèi)的物體屬于同一屬性就 不再細(xì)分，否則，將該卦限再細(xì)分為八個(gè)卦限，直到每個(gè) 住元內(nèi)都屬土園一屬性或達(dá)到規(guī)定的限差為止。其結(jié)構(gòu)表 不如圖7.2所不。 圖7.2八叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示 ?BEA Confidential. 7.1.1體模型 ?3.結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何模型 結(jié)構(gòu)實(shí)體幾何模型是物簡單的兒何形體通過集合運(yùn)算 和剛體幾何變換形成一棵看序的三叉/F此表示復(fù)雜形 體。樹的葉結(jié)點(diǎn)為幾何飾或麗體運(yùn)薪的變換參數(shù)，分叉 結(jié)點(diǎn)則是集合操作或是剛體的幾何變換。這種操作或變換 只對緊接著的子結(jié)點(diǎn)（子形體）起作用，每棵子樹（非變 換葉

4、子結(jié)點(diǎn)）表示它下面兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的組合及變換結(jié)果，樹 根表示整個(gè)形體。 ? 4.四面體格網(wǎng)模型 四面體格網(wǎng)模型是用緊密排列但不重疊的不規(guī)則四面 體格網(wǎng)來表示空間目標(biāo)，其實(shí)質(zhì)是二維TIN結(jié)構(gòu)的三維擴(kuò) 展。 四面體格網(wǎng)既具有體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)（如快速幾何變換和 顯示），也具有一些邊界表示的優(yōu)點(diǎn)（如拓?fù)潢P(guān)系的快速 處理等）。 —四面體格網(wǎng)的兩種類型:管贏前至硝而福 507） 7——― 四面體格網(wǎng)常用柵格算法自動(dòng)生成，四面體格網(wǎng)及其 數(shù)據(jù)結(jié)藥如圖73所充 四面體 4四面體格網(wǎng)模型 四面體 體號面號屬性 1 A,B,C,D

5、 面號線段號屬性 A a,c,f B a,b,e C b,d,f D c,d,e 線號起點(diǎn)終點(diǎn)屬性 a 2~~3 b 3 4 c 1 2 d 1 4 點(diǎn)號X Y Z 屬性 1 4 3 0 2 2 4 0 3 10 3 0 4 115 5 三角形 線 圖7.3四面體格網(wǎng)及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 節(jié)點(diǎn) 返回 Advantage 1 Grid Grid是用一組大小號同的格描述地形表面 disadvantage ?BEA Confidential. I 11 高程的細(xì)節(jié)變化; 拓?fù)潢P(guān)

6、系簡單； 算法容易實(shí)現(xiàn)； 某些空間操作及占用的存儲(chǔ)空間較大; 地面特征與數(shù)據(jù)表示 存在不協(xié)調(diào)； 存儲(chǔ)方便. 在地形平坦的地方 存在大量的數(shù)據(jù)冗余 7.1.2面模型 區(qū)域插值法 點(diǎn)插值法 1根據(jù)已知點(diǎn)計(jì)算新的 2算法簡單，精度較好, 適用面廣。 1把區(qū)域劃分成許多小片，用幾個(gè)多項(xiàng) 式曲面進(jìn)行加權(quán)平均，作為該區(qū)域的 擬合曲面片 2精度高，適合于大中比例尺且地形復(fù) 雜的數(shù)字地面模型 1. Grid生成算法: 分片插值法 1用多元曲面函數(shù)擬合 某一區(qū)域的地形表面。 圖Z4 Grid生成算法 2已知點(diǎn)處的精度高， 其他點(diǎn)處精度低，只適 合于小比例尺且地形簡 單的數(shù)字地面模型。 Expression: OUTGH1D = INGRBD1 DIV INGRID2 VALIUE=NODATA OUTGRIID VALUE =NODATA Expression： INT(INGRID1) 圖7.5兩種Grid的計(jì)算方法 ?BEA Confidei