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GIS三维可视化平台的数据交换与分析

作　者: 王海花
导　师: 过仲阳；张昆
学　校: 华东师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 三维可视化中心机场 ArcScene ArcGlobe Google地球 Google SketchUp KML
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 541次
引　用: 4次
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内容摘要

三维GIS是目前GIS科学发展的趋势之一。与二维GIS相比,三维GIS表达的世界更能给人真实感、沉浸感,它以立体造型技术构造地理对象,不仅能表达空间对象的平面关系,而且能描述它们间的垂向关系。三维可视化是三维GIS中一个重要的研究内容。目前三维可视化技术已经成熟地应用到数字地球、数字城市、虚拟社区领域。可以实现三维可视化的平台众多,各个平台都有自己的特色和不足。论文在分析各个三维可视化平台功能特点的基础上,提出了在实际应用中将ArcGIS与Google地球结合、ArcScene与Google SketchUp结合的方法。采用ArcGIS的导入工具将Google地球的全球机场数据转换为GIS数据,在ArcGIS平台下对其进行属性查询、空间查询和统计分析,最后利用导出工具将分析结果返回到Google地球,实现ArcGIS与Google地球的数据交换和空间分析。采用ArcGIS to SketchUp6 Plugin将具有空间参考坐标的华东师范大学中山北路校区的地理数据导入SketchUp,在SketchUp中建立带有贴图的精细的地理馆、文科大楼等建筑三维模型,最后将三维模型导回ArcScene或ArcGlobe中进行三维显示或分析。论文还提出了“中心机场”这样一个地理计算问题,即以全球机场的空间位置为计算依据,找出离其它机场的平均距离最短的机场。寻找“中心机场”的代码用R语言实现,代码中尝试了两种算法,直接法和矩阵法。前者重复计算了任意两个机场间的距离,后者只计算了一次,但内存开销大,尤其是要分配一个很大的矩阵时。论文共分五章。第一章是绪论,介绍了选题背景,从地学可视化的类型、可视化的方法、三维可视化的平台三个方面介绍了可视化,总结了国内外三维可视化在理论研究、系统开发和应用研究三个方面的研究进展情况,提出了论文研究内容、目的及意义。第二章介绍了三维可视化平台,探讨了ArcGIS的两个三维分析扩展模块ArcScene与ArcGlobe的三维可视化功能,分析了数据地球-Google地球的功能及其数据交换格式KML语言对点、线、面、三维模型、栅格地图等地理对象的表达,探讨了SketchUp的三维建模功能,及其与其他三维可视化平台的数据交换。第三章以具体实例阐述了各三维可视化平台之间的数据交换,以中国地市级居民地点数据、中国主要铁路线数据、中国省市直辖市面数据的数据交换实例说明了GIS数据如何在Google地球上展示,以虚拟华东师范大学为实例说明了如何利用三维建模软件SketchUp建立基于空间参考的三维场景。第四章以全球机场数据为例说明了ArcGIS与Google地球的综合应用,将KML格式的全球机场数据转换为shapefile,利用ArcGIS对其进行空间分析,最后将分析结果展示在Google地球上。第五章总结了论文的创新与不足,提出了进一步工作的展望。

全文目录

摘要  6-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-16
  1.1 选题背景  11-14
    1.1.1 地学信息的可视化  11-12
    1.1.2 可视化的技术方法  12-13
    1.1.3 GIS三维可视化的平台  13-14
  1.2 三维GIS研究现状  14-15
  1.3 研究内容与目的意义  15-16
第二章 GIS三维可视化的技术研究  16-44
  2.1 ArcScene  17-21
    2.1.1 坐标系统  17
    2.1.2 二维数据在ArcScene平台下的三维显示  17
    2.1.3 三维符号  17-19
    2.1.4 创建三维要素  19-20
    2.1.5 三维导航  20-21
  2.2 ArcGlobe  21-26
    2.2.1 坐标系统  21-22
    2.2.2 三维符号  22-23
    2.2.3 三维导航  23-24
    2.2.4 ArcGlobe与Google地球  24-26
  2.3 数字地球与Google地球  26-37
    2.3.1 Google地球的功能分析  27-30
    2.3.2 Google地球支持的KML语言  30-37
  2.4 Google SketchUp  37-44
    2.4.1 Google SketchUp的建模过程  38-40
    2.4.2 Google SketchUp与其它平台的配合使用  40-44
第三章 GIS三维可视化平台间的数据交换  44-65
  3.1 ArcGIS与Google地球间的数据交换  44-58
    3.1.1 点的交换  45-49
    3.1.2 线的交换  49-52
    3.1.3 面的交换  52-55
    3.1.4 2.5维体  55-58
  3.2 ArcGIS和Google SketchUp间的数据转换  58-65
    3.2.1 在ArcMap中建立有空间参考的数据  59-62
    3.2.2 在SketchUp中建立三维模型  62-63
    3.2.3 在ArcScene中显示数据  63-65
第四章综合应用—以全球飞机场为例  65-78
  4.1 机场数据的导入  67-69
  4.2 ArcGIS平台下的查询与统计分析  69-77
    4.2.1 属性查询  70-71
    4.2.2 空间查询  71-72
    4.2.3 统计分析  72-73
    4.2.4 计算中心机场  73-77
  4.3 Google地球上展示分析结果  77-78
第五章结论与展望  78-80
  5.1 论文的研究成果  78
  5.2 论文的不足及进一步工作的展望  78-80
附录  80-83
参考文献  83-86
后记  86

GIS三维可视化平台的数据交换与分析

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