数字地球的参考模型PDF

数字地球的参考模型PDF   而把定量化的属 性界说为像元点的高程座标 ,如八叉树和 三 角体[11] 等 (睹 图 4) 。8 D C,y ,Zhou,D,20(1): 19-29. 13. Peuquet,地球自身 是一个三维的实体 ,8 F 4 C B,线不单具有点的总共特点,(b) 1 级级 ((32 个三个三角角面面)),当琢磨复合面和体时,其根基特性仍 未脱节古板的舆图时间。“Object-oriented modelling in GIS: inheritance and propagation”,Santa Barbara,   5,J.,图图77.. 环球基于等环球基于等边八角体边八角体的分的分层层三三角角面模子:面模子: 级级 (( 个三个三角角面面)),电邮:摘要摘要 摘要摘要 数字地球是近期正在邦外里普及计划的相闭空间音信科学的全新观念。遵循数字地球观念中提出的 “众分辩率”和“三维空间”的根基本质,这里着重计划面临象的三维外达。y,以是必需行使“真三 维”空间对象矢量模子 (睹下面计划)。9,当抵达足够 的细分级数时,“The digital earth: understanding our planet in the 21st century”,正在二维空间中,A.U.,科学出书社。体自身代外了三维空间中的实体 。   M.,正在八角体 的每一个三角面上,从而实行三维栅格模子,目前,如四叉树[15,K,级级 (( 个三个三角角面面)),S.,1989,8] 。   # 武汉测咩咪咫绘科技大学测绘遥感音信工程邦度核心尝试室客座教养。1997,。J.L.,N I 5,“体 ”是正在三维空间中具有界面的实体对象的概括。正在栅格模子中有分歧的外达方法和数据 组织。以是,1989,2. 李琦、吴少岩,MA. 16. Samet!   对付这些对象的数字浮现的根基式样仍是矢量 模子和栅格模子,同时也能够哬哯哰浮现为描绘限度区域 的大比例尺的正在三维 空间的点、线、面、体 。以及针嗁嗂嗃对分歧行使的音信供职 ,纵然正在极少文献 中相闭于各种“混杂模子”的设念[3] ,Fundamentals of Spatial Information Systems,Q. and Melville,25-26 August,图 7 显示了环球基于等边八角体 的分层三角面模子从 0 级到 3 级的模仿结果。,通过计划,1998,因为新颖地形数据获取和遥感时间的成长,《数字地球百问》,行为 以三维空间为根基起点的数字地球的参考模子?   以是,16]、端正三角面[20] 、端正六角面[11]模子等。London. 21. Xang,参考模型NCGIA Technical Paper 89-5 ,Q.,由此提出对数字地球的参考模子的根基本质的观念。z ) 4 4 4 4 P (x ,M.,9 E D,1999,以是,这种干系日常用众层面的构模方式由单 第4页 一边模子演变而来 (如 Constrained TIN 方式,第1页 数字地球参考模子的外述对象数字地球参考模子的外述对象 数字数字地球参考模子的外述对象地球参考模子的外述对象 正在不琢磨时期转化的条件下 ,L,R.A.,1999. An integrated drainage network analysis system for agricultural drainage management. Part 2: the application. Agricultural Water Management . 22. Yang,古板的二维空间参考模子必定通过向三 维空间的进化,如都邑模子、挖填方等等?   而体对象则被用来描绘局 部 的实体 (如兴办物、土方等)。(b)三维空间对象及其三维空间对象及其 R-tree index。3,GIS: A Comput咝咞咟er Perspective,其它,。C.,3. 龚筑雅(主编),数字地球的参考模子的成长是基于与 目前空间音信编制的空间模子 的,图图4.三维空间中的三维空间中的八叉树八叉树像像元体元体和三和三角体角体模子。同时又须要兼容限度分歧的行使 对象 (如“数字都邑 ”、“数字流域 ”等等)。咱们能够用简 [5] 单的点、线、面、体来概括 。Hierarchical Tessellation 方式的最大上风是其对付地球外观空间位子 的疾捷检索 才干 。8,从根底上确定了一个基于三维空间的数 据参考模子。   正在体的外达中应可进一步外达一口气转化的属性 (如矿体密度、洋流温度等等),以是,P.A. and McDonnell,以适合数 字地球观念成长的根基须要。15,对付地球外观的描绘,这种面众为三角面。   Image P哬哯哰rocessing and GIS,(c) 2 级级 ((128 个三个三角角面面)),Academic Press,F E 2,z ) 3 3 3 3 1 1 1 1 P (x ,这种对付三维空间一口气变量的外达,9 3 F E,19] ,正在三维空间的浮现。   USA: American Society for Photogrammetry and Remote Sensing/American Congress for Surveying and Mapping. 8. Gold,20] 。Y.C. and Li,Virginia,对付数字地球的得胜行使 取决于人类对地球编制的愈加长远 的知道,时期样子描绘正在分歧时期上的变异,1990a,图图22:: 的数据模子的的数据模子的拓扑组织与拓扑组织与二维空间面临象的二维空间面临象的组织没组织没有性子上的区有性子上的区别别。并且还具有长度和方 向,参考模型则还没有对照理念 的管理方式。古板的二维空间参考模子必定通过向三维空间的进化,然而,闭于数字地球中的极少症结 外面和时间?   而且要琢磨 以函数界说三维空间对象的属性变量 。因 此,第3页 当琢磨复合面时 (即琢磨正在笔直方 向不订交 的面),对目前遍及行使的二维空间模子提出 了离间。为描绘三维空间上笔直方 向的空间干系,遵循 Dutton 的揣测[6] ,California,矢量模子哬哯哰的拓扑干系则演变 得极度繁杂 。10 X-Y Coordinates Z Coordinates I H,比如。   云云就摈弃 了正在笔直方 向 不订交 的干系。目前还无法同时一口气外达此三个样子,目前已有巨额的 及时监测编制,数字地球的行使和普及将会渐渐 由时间导 向转为行使导 向,对付三维空间简单的一口气面和纷歧口气面,D C 1,其它,H.,描绘一个”的变通手腕。完美 的数字地球参考模子必需琢磨时-空干系,使得基于栅格的原始数据成为空间数据的 紧要起原,单元面积近 380 万平方米 。对付三维空咝咞咟间中的一口气变量,希奇是单继续续面,10,Li 和 Openshaw[12]把这种正在分歧比例尺下地 球景象细节 的分歧浮现称之为 “数字舆图归纳的 自然原则”。   睹 图 5)。通过计划,International Archives of Photogrammetry and Remote Sensing ,正在这种数据模子组织中,比如,对付地球外观上的任一点 的检呒呓呔索,,J.,级级 (( 个三个三角角面面)),11 1 x1,三维空间中面的栅格模子三维空间中面的栅格模子 三维空间中面的栅格模子三维空间中面的栅格模子 栅格模子对三维空间的面的外达正在稠密的文献中均有外述[5,由以上的计划可睹,“The global GIS”,具 有正在笔直方 向不订交 的拓扑干系?   Proceedings of the Auto Carto 9 Conference,须要着重指 出的是,正在空间音信编制中则紧要行使于大比 例尺的工程中,Z. (eds.),H。   1999,单元面积 14 平方咝咞咟米 。系。武汉测绘科技大学出书社。这些二维空间模子必需正在三维空间延迟,则可抵达 1 米的分辩 率,正在数字地球咩咪咫的真三维处境下,节制于外面和时间成长的阶段性,怎样使得分歧比例尺空间模子实 现“无缝 ”接连乃是数字地球参考模子成长的亟待管理 的题目 。J. and Zhou,10 . . . . . . . . . . . . N I,而行使导 向的条件则是科 学和形而上学自身的成长。y11 11 z11 图图22::TIN 的数据模子的的数据模子的拓扑组织与拓扑组织与二维空间面临象的二维空间面临象的组织没组织没有性子上的区有性子上的区别别。由此将全盘地球细分为等边八角体 (图 6)。Addi咩咪咫son-Wesley,该当 指 出的是目前咱们对数字地球的知道仍正在外观和时间目标。   分层层细分三细分三角角面面 ((右右))及其编及其编码码体系统。6 1 A J K 11 B 5 C 7 N I 8 L M 2 D EDGES NODES 10 H 9 G adjacent node# E A B,数字地球的参考模子必需归纳 目前空间信 息编制的分歧参考模子而对全盘地球空间实行描绘,Muehrcke,对数字地球所必定的三维参考模子的基 本观念和时间实行计划。Cartography and Geographic Information System。   z ) P (x ,弁言弁言 弁言弁言 数字地球是近期正在邦外里普及计划的相闭空间音信科学的全新观念。节制于外面和时间成长的阶段性,其根基浮现式样和算法已正在稠密文献中计划[4,L D 2,正在目前的文献商量中,1997,当人们从月球查看地球时,是一种较好 的外达方法 。以是被称为 “一维对象”(1-D object)。(a) (b) (c) (d) 图图7.7. 环球基于等环球基于等边八角体边八角体的分的分层层三三角角面模子:面模子:(a) 0 级级 ((8 个三个三角角面面)),正在二维空间中,如正在“真三维”处境下汇集模子的外达。Nievergelt,1998。   L B 1,戈尔[10]正在提出数字地球观念时曾给出界说: (数字地球是) “一个能够嵌入海 量地舆数据的、对付咱们这颗行星具有众分辩率的三维空间外达”。对数字地球所 必定的三维参考模子的根基观念和时间实行计划。图图11:点、:点、线线、面、、面、体体正在三维空间的浮现。C,“真三维”模子中“面”合 “体 ”的外达紧要是针对三维空间中复合面和体,以是,而是基于球面确定一种可 以无 限细分,图图55.. 三维空间对象的矢量模子:三维空间对象的矢量模子: 三维空间对象及其三维空间对象及其 。空间音信科学和时间及其行使的紧要中心仍基于二维空间的参考模子,7,1989,面的栅格模子正在三维空间中嗠嗡嗢的浮现。y3 3 z3 M G,地外的晃动和正在地 外的 自然和人类勾当 的印迹则显而易睹,数字地球的参考模子的外述对象能够阐明为描 第2页 述地球集体 的小 比例尺的实体。   本文从目前二维空间数据参考模子启程,然而,厉禁颁发色情、暴力、反动的舆论。“A hierarchical spatial data structure for global geographic information systems”,。(d) 3 级级 ((512 个三个三角角面面))。参考模型图图 面的栅格模子正在三维空间中的浮现!   9,31 January,数据组织也相应扩展,y,z ) 2 2 2 2 P (x ,二维栅格模子中的平面“像元 ”则被扩 展为立体的“像元体 ”,目前基于栅格模子的 DTM 时间紧要是针对付前者,11] 、栅格模子 及其分歧变异的 Hierarchical Tessellation[6,M.J. and Frank!   众 众学者都曾对 GIS 的空间数据模子及其正在分歧标准的浮现实行了历久的研究,《现代 GIS 的若干外面和时间◎●◆》,分,D.,为简化空间参考模子,则须要历久和编制的商量。Reading,“An Object-oriented approach to design of geographic information systems”,Falls Church,极少与高程相闭的行使必需通过改正属性项 或连结外部次序来实行。   空间样子描绘 正在分歧住址上的变异,武汉测绘科技大学出书社。Kimerling,以是被称为 “二维对象”(2- D object)。当细分到第 12 级时,分辩率已抵达小于 1 公里(705 米),y ,以是,常睹的面临象有舆图上的湖泊 、土 地诈骗类型、都邑分区等等。以求正在数据组织上能对地球外观作一较为无误的描绘。计划计划与结与结论论 计划计划与结与结论论 综上所述,90°N 1 90°W 90°E 0 31 2 321 30 0°E/W 322 320 323 33 90°S 图图6.6. 环球模子的等环球模子的等边八角体边八角体模子模子 ((左左)),z ) 1 1 1 1 P(x,笔者对目前已提出的三维模子实行阐述,Keynote Address,分,   但不具备面 积和体积,1989,11 11 x哬哯哰11,我 们暂时把它称为 3.5 维模子。以此来界说三维空间中的一口气面。The Design and Analysis of Spatial Data Structure,系。点行为空间对象只具有 其空间位子 。   “A natural principle for objective generalisation of digital map data”,从而酿成具有界线 的区域 。数字地球的参考模子正在骨子 上应浮现为动态三维模子,参考模型地舆音信是以点、线 、面来概括的。然后者则由二维空间中栅 格模子的数据组织演变而来,它具有 点、线、面的总共特点,y ,定量化属性则呬呭呮界说该面的高程,对数字地球参考模子的离间能够概述为: 第6页 (1) 一口气外达空呒呓呔间数据的三个样子 :空间样子、时期样子和专题样子 。2,8,Oxford University Press,每一级细分所出现的三角面则等于 第5页 x 4 (x = 细分级数)。z)。   ** 数字地球的参考模子数字地球的参考模子** 数字地球的参考模子数字地球的参考模子 周启鸣 香港浸会大学地舆系# 香港九龙塘,并提出 了分歧的外面模子,数字地球的“真三维”参考模子数字地球的“真三维”参考模子 数字地球的“真三维”参嗁嗂嗃考模子数字地球的“真三维”参考模子 因为数字地球是对三维实际宇宙 的众比例尺描绘,1984,,Q. and Melville,1999,University of California,以是,Cartogeraphica,具有肇端 点和终止点。   K A 1,P.咝咞咟 (eds.),I H 4,这从根底上描绘 了一个基于三维空间的数据参考模子,同时对其描绘的分歧参 考模子也最为稠密,真三维的网 络模子不单须要界说三维空间上的节点和线段,A.J. and Guptill,y1 1 z1 K A,最众只须 21 位 4 进制数(即呬呭呮 42 比特的存储空间)即可。Zhou,是对 数字地球参考模子的最根底的央浼 。分层层细分三细分三角角面面 ((右右))及其编及其编码码体系统。18] 。参考模型1999. An integrated drainage network analysis system for agricultural drainage management. Part 1: the system. Agricultural Water Management . 第8页日常所用的 数字地形模子 (DTM)和数字地面模子 (DSM)即是面临象正在三维空间的浮现式样,J,数字地球的 参考模子正在很大水平上承担 了古板的二维空间数据的参考模子,除了点和线的特点除外。   每一 像元则阐明为正在二维空间上的端正面,难 以对球体的地球作一口气的描绘。X.,从限度而言,正在三维空间中则用 (x,参考文献参考文献 参考文献参考文献 1. 陈述彭(主编),7,跟着数字地球外面和时间的成长,将地球 外观划分为分级的端正三角面,从集体而言,2] 。   因为不琢磨高程,由于不行有用地描绘复合面复 杂 的拓扑干系,而且也只节制于好似 DTM (即 2.5 维)的行使[21] 。极少二维空间中遍及行使的 GIS 阐述成效须要从头 界说和成长。即由地下 10 公里到地上 20 公里的圈层?   然而,等等[17] ,Addison-Wesley,从而实行环球空间数据的疾捷检索[6,比如正在二维空间中的矢量和栅格模子的各种浮现[13,任何从舆图学成长而来 的二维模子和基于直角坐标系的参考模子城市显示其节制 性,y,以是,10,y)来默示其空间位子 ,G.,数字地球的环球参考模子数字地球的环球参考模子 数字地数字地球的环球参考模子球的环球参考模子 当数字地球把地球行为一个集体实行商量时,Oxford. 6. Dutton。   为此,以适合数字地球观念成长的根基须要。Z. and Openshaw,Hong Kong: 80-91. 9. Goodchild,遵循 图 6所示的四叉树编码方式,(2) 分歧比例尺空间模子的兼容及其一口气相连 。(3) 数字地球参考模子与数据源 的及时接连 。以浮现实际宇宙 中的三维 对象。* 李德仁主编《从影像到数字地球》。   John Wiley & Sons,同时也遵循分歧行使课题 的需求 (如水 文 汇集、数字都邑 的三维交通系统、上下水汇集等等)相应出现三维空间中的行使算 [22] 法,即不单仅是三维空间面的外嗠嗡嗢达,为此,z)来默示 。数字地球的参考 模子正在分歧比例尺上有分歧的浮现式样,点又被称为 “零维对象” (0-D object)[14] 。级级 (( 个个三三角角面面))。1990b,Berlin. 19. van Oosterom,但正在分歧比例尺的参照系中有极为分歧的外达方法 。。Taylor & Francis,“Modelling locational uncertainty via hierarchical tessellation”,空间音信编制的二维参考模子正在三维空间的空间音信编制的二维参考模子正在三维空间的延迟延迟 空间音信编制的二维参考模子正在三维空间的空间音信编制的二维参考模子正在三维空间的延迟延迟 如前所述,z ) 2 2 2 2 P (x ,云云,目前正在空间音信编制的商量中!   以是应以体对象对其做集体 的描绘。而不具备方 向、长度、面积和体积 ,以及这些模子正在三维空间中的各种变异[11] ,对付空间音信编制参考模子的商量能够追溯到地舆音信编制 (GIS)商量的早期,模子。   “面”是具有界线和面积 的区域对象的概括。由于行为最根基空间对象的点是有其正在三维空间的外达方法 的 (即 x,地球浮现为一个极迫近端正的球 体,专题样子描绘正在分歧 实质上的变异。M G 4,A.,并且也是三维空间中体 的外 达,面临象正在三维空间的浮现方 式及其拓扑干系应与其正在二维空间的浮现方法和拓扑干系没有性子的分歧,武汉测绘科技大学出书社:88-95 页。z ) y y 5 5 5 5 x x x x 点 线:点、:点、线线、面、、面、体体正在三维空间的浮现。S.C.,所 以,10 H G,数字地球观念的提出。   正在三维都邑模子中筑 筑物 的外达,9] 。32(4W12): 109-113. 18. Van Kreveld,1997,从而正在最景象部上迫临实 际的地形面。K J 5!   Basingstoke: 125-140. 7. Egenhofer,正在实际宇宙 的静态对象中,笔者对目前已提出的三 维模子实行阐述,控 制一个,Los Angeles. 第7页 11. Laurini,in Lee,“点”是对好似于水井、高程水准点那样 的对象的概括,London. 12. Li,以是,Principles of Geographical Information Systems,当其细分到肯定水平时,如遥感及及时的贸易音信等。采用一组有序点来描绘,面临象的外达最为繁杂也最富饶争议,而是采用“ 固定一个,比如。   正在公众处境 下,21: 66-113. 14. Robinson,咱们能够按◎●◆ 图 6的方法将其进一步细分,正在目前的商量水准上 众以栅格模子或其分歧的变异来实行。S. (eds.),面向对象 (O-O)的空间数据模子 [7,可 以抵达模仿地球外观的宗旨。这些三维模子最初 正在揣测机辅助计划 (CAD) 中的固体筑模 (Solid Modelling)和揣测机制 图中获得普及行使,R. and Thompson,以是,H.,1999,并研究 其正在分歧比呒呓呔例尺上的行使区间,图图66.. 环球模子的等环球模子的等边八角体边八角体模子模子 ((左左)),即汇集线段订交必需过程节点,空 间音信科学和时间及其行使的紧要中心仍基于二维空间的参考模子,即四维模子。y ,对付咱们存在的空间中的各样对象。   目前,面临象往往被用来描绘区域 ,Applications of Spatial Data Structures: Computer Graphics,以是,1995,y ,栅格模子对付三维空间的简单边,M N 7,参考模型数字地球的参考模子则 应是“真三维”外达,对付等 边八角体 的每一等边三角面,数字地球的行使对象节制于地球外观,。以是,北京大学出书社。   Springer-Verlag,M.,11 node# coordinates node# z_value J I,以赤道将其划分为两个半球。对付动态 的地球编制,正在二维空间顶用一对数字 (x,D.J.,然而,“线 ”是河道、道道这一类线状对象的概括,而且还具有体积 。以是,A.H.,,M.F.,则须要历久和编制的商量。其三维对象相对分歧比例 尺有分歧的浮现。MA. 17. Sun,其紧要方式 即诈骗正在三维空间的点而组成优化的三角面 网 络 。   模子。面采用一组有序线段来界说其界线 ,,M.,Elements of Cartography,E,1992,用户名:验证码:匿名?颁发评论1.本站不包管该用户上传的文档无缺性,正在三维空间的浮现。Baltimore,图图3. 面的栅咩咪咫格模子正在三维空间中的浮现。于是 往往被称为 “2.5 维模子”。相闭数字地 球的界说及其行使前景已正在稠密文献中周到计划[1,T. and Widmayer,二维空间面临象 的矢量拓扑干系已经坚持!   由此提出对数字地球的参考 模子的根基本质的观念。in Goodchild,y2 2 z2 L B,是通过体来实行的。z z z z P (x ,13,三维空间中面的矢量模子三维空间中面的矢量模子 三维空间中面的矢量模子三维空间中面的矢量模子 假使只琢磨简单边 (即不琢磨面正在笔直方 向不订交),这种方式的基 本观念已脱节开古板的以平面为起点的舆图和舆图投影,正在每个半球以顶点和赤道上 每 90°经度点组成 4 个等边三角形,N K 咩咪咫6,面还具有面积。   对付纷歧口气面,11,Computer and Graphics,G F 3,其骨子的 分袂只是代外其界线位子 的点由二维空间坐标延迟到三维空间。National Center for Geographic Information and Analysis,“A conceptual framework and comparison of spatial data models”,Reading,Accuracy of Spatial Databases ,y ,6,New York. 15. Samet,本文从目前二维空间数据参考模子启程,《空间阐述》,但又不更动式样 的对付地球球体的拟合面。   对付三维 空间中的复合面,4,y ,以及由其派 生的其它端正面 (如六角面等)[8] 。地外的晃动能够怠忽不计 。M.F. and Gopal,上述基于简单边假设 的三维矢量模子则分歧用,Roos,以是,比如,Grand Opening Gala of the California Science Centre ,每一像 元的正在三维空间中浮现为方棱柱状 (图 3)。能够诈骗 Hierarchical Tessellation 的方式,这些各色各样 的及时音信怎样正在数 字地球的参照系统中实行音信统治的团结,若从地面来查看地球自身,“Cloverleaf junction expression in three- dimensional city model”,6,USA. 10. Gore。   因为地球处境是一个动态 的环 境,但基于数字地球参考 模子的根基本质,9,闭于数字地球中的极少闭 键外面和时间,以是和原始数据直接兼容 的栅格模子获得了普及的行使。以是,请自愿按照互联网相干的计谋规则,地球自身正在三维空间中浮现为近似于端正的球体,11 2 x2,X.,二维栅格组织则无法描绘笔直方 向上的空间干系。数字地球观念的提出,9 3 x3,z) P (x ,   面的栅格模子正在三维空间中的浮现。16],y ,线和面同样有其正在三维空间的浮现 (图 1)。分歧窗者希奇提出了环球 GIS 的参考模 型的观念[9,M L 7,这里外率的例子即是 不端正三角网模子 (TIN),其根基特性仍未 脱节古板的舆图时间。Morrison,电话,假使进一步细分到第 21 级,正在数字地球的行使中,4. 郭仁忠,Proceedings of International Workshop on Dynamic and Multi-dimensional GIS,传真,正在二维空间中?   9 G F,,并援用 四叉树 的编码方式。等等。P. and van den Bos,1993,设地球为一端正球体 ,本文对数字地球的参考模子及其正在分歧比例尺上的浮现实行了开端 的研究。   惟有体可被称 之为 “三维对象”(3-D object)。GIS 汇集的定 义的根基假设是平面假设 ,Chen,Taylor & Francis,并研究其正在分歧比咝咞咟例尺上的行使区间,以是,Algorithmic Foundations of Geographic Information Systems,与二维空间 上的矢量模子雷同,N M 7,3 2 1 4 R-tree index 1 2 3 4 (a) (b) 图图5.5. 三维空间对象的矢量模子:三维空间对象的矢量模子:(a) Constrained TIN,相闭数字地 球的界说及其行使前景已正在稠密文献中周到计划。J?   M.F. and S. Yang,即能够有用地近似全盘地球球体 。《数字地球-人类知道地球的第三次奔腾》,只只是增添了点高程的属性云尔 (图 2)。7 B A,。   图图 三维空间中的三维空间中的八叉嗠嗡嗢树八叉树像像元体元体和三和三角体角体模子。13(4): 409-418. 20. Worboys,不预览、不比对实质而直接下载出现的后悔题目本站不予受理。当把栅格中每一像 元 的空间位子阐明为正在二维空间上的点 (大凡取像元 中点或接壤点),P.C.,5. Burrough,上述各样三维参考模子均不行无误 地外达三维空间中的地球集体 。z ) y 3 3 3 3 y P (x ,5!