矢量与栅格集成的三维数据模型中国科技论文在线.PDFVIP

_______________________________________________________________________ 第 22 卷 第 1 期 武 汉 测 绘 科 技 大 学 学 报 . 22　 . 1 V o l N o 1997 年　3 月 Jounral of W uhan Technical U niversity of Surveying and M appng M arch　 1997 矢量与栅格集成的三维数据模型 龚健雅　夏宗国 (武汉测绘科技大学测绘遥感信息工程国家重点实验室, 武汉市珞喻路 39 号, 430070) 摘　要　以矿山地质为背景, 深入分析三维空间信息系统所涉及到的空间对象以及它们之间的联系, 提出了 几种新的空间对象类型。探讨用矢量与栅格混合的数据结构, 以及面向对象的数据模型来表达各类三维空间 对象, 以此作为设计和建立三维地理信息系统的基础。 关键词　三维地理信息系统; 面向对象; 数据模型; 矢量; 栅格 分类号　T P 31112 　　当前的地理信息系统一般只能处理地球表面 因而人们又开始重视三维的矢量数据模型的 的信息, 通常是将带有地形起伏的椭球表面投影 ( ) 研究 M o lenaar, 1990, 1992 。扩充二维矢量数据 在二维平面上。有些 G IS 软件, 再采用建立数字 结构, 将点、线、面要素扩展到体。体由面组成, 面 高程模型的方法来处理和表达地形的起伏。但涉 由线构成, 线性元素通过矢量坐标表达。除了表达 及到地底下真三维的自然和人工现象则显得无能 各种元素的空间位置以外, 还表达它们之间的拓 为力。地理信息系统在地质矿山、水文、大气等方 扑关系。M o lenaar 教授提出的三维矢量数据模 面的应用已面临着严峻的挑战, 许多地理、地质学 型, 对表达比较规则的实体有实用价值, 但对于一 家以及计算机专家和软件公司都在寻找解决的方 些特殊的三维现象, 如矿井、巷道则无法表达。另 案。 外, 这种方法把一个三维实体假设成均值, 实际 研制一个信息系统软件首先需要解决的问题 上, 绝大多数矿体都不是均值的。所以, 前述的将 是寻找一种合适的数据结构和数据模型。G IS 也 三维矿体划分成栅格体元的方法还是必需的。这 不例外。人们为了推出三维地理信息系统, 对三维 样, 一个功能比较完善的三维空间信息系统, 采用 空间数据结构和数据模型进行了大量的研究工 矢量与栅格结合的数据结构是适宜的。 作。人们最初的研究是集中在栅格或者说体元方 三维空间信息系统比二维 G IS 要复杂得多, ( ) 面 Goodch ild, 1990 。模仿二维栅格的方法, 将一 这不只是增加一个三维坐标和将点、线、面扩展到 个三维物体按照一定的规则划分成一些体积相等 体的问题。三维现象比二维现象要复杂得多, 在数 的体元。每个体元是一个三维坐标的变量, 不同的 字表达时, 三维对象也比二维对象多而复杂, 致使 体元所含的元素成份不同或元素的含量不同, 如 目前许多涉及到三维G IS 的工作进展缓慢, 甚至 铁矿体的含铁量不同。考虑到邻近的体元, 常出现 美