全球離散格網(wǎng)的空間數(shù)字建模

前言

隨著空間技術(shù)和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是遙感與全球定位技術(shù)的飛速發(fā)展，使我們能夠獲得有關(guān)地球及其各種資源環(huán)境和社會(huì)現(xiàn)象的多分辨率的、海量的、實(shí)時(shí)的對(duì)地觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。這為人類(lèi)進(jìn)行全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展研究、資源環(huán)境變化監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)、國(guó)家安全和“數(shù)字地球”構(gòu)建等領(lǐng)域，提供了豐富的空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但如何對(duì)全球海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地表達(dá)和管理（如，快速檢索、動(dòng)態(tài)更新和空間分析等等）就成為國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和應(yīng)用部門(mén)面臨的一大難題。目前GIS與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及相互集成中存在的問(wèn)題，以及從“數(shù)字地球”到“數(shù)字城市”及其他應(yīng)用所提出的要求，需要人們打破幾千年來(lái)傳統(tǒng)的以地圖方式表示地理空間數(shù)據(jù)和信息的框框，去探求地理空間數(shù)據(jù)與全球開(kāi)展的網(wǎng)格計(jì)算相適應(yīng)的空間數(shù)據(jù)處理新方法。全球空間信息格網(wǎng)就是在這樣的背景下提出的，并立即成為國(guó)內(nèi)外地學(xué)及其他相關(guān)學(xué)科研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。全球離散格網(wǎng)（g10bal discrete grid）是基于球面的一種可以無(wú)限細(xì)分，但又不改變其形狀的擬合格網(wǎng)，當(dāng)細(xì)分到一定程度時(shí)，可以達(dá)到模擬地球表面的目的，它具有層次性和全球連續(xù)性特征，既避免了平面投影帶來(lái)的角度、長(zhǎng)度和面積的變形及其空間數(shù)據(jù)的不連續(xù)性，又克服了許多限制GIS應(yīng)用的約束和不定性，即在地球上任何位置獲取的任何分辨率的（不同精度的）空間數(shù)據(jù)都可以規(guī)范地表達(dá)和分析，并用確定的精度進(jìn)行多分辨率操作；既能從根本上解決平面模型在全球多尺度空間數(shù)據(jù)管理上的數(shù)據(jù)斷裂、變形和拓?fù)洳灰恢滦缘葐?wèn)題，又能方便地在網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境下實(shí)現(xiàn)對(duì)空間信息資源的整合、共享與利用。近年來(lái)，國(guó)際學(xué)術(shù)界和相關(guān)應(yīng)用部門(mén)從不同的側(cè)面對(duì)全球離散格網(wǎng)模型進(jìn)行了研究，在地理、GIS、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、測(cè)繪及其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的主要國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議和國(guó)際刊物上，有關(guān)這方面的研究論文或工作報(bào)告也逐漸增多。

內(nèi)容概要

本書(shū)主要討論了全球離散格網(wǎng)的空間數(shù)字建模理論及其應(yīng)用。全書(shū)由三部分組成：第一部分綜述了全球離散格網(wǎng)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，分析了目前存在的一些問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)；第二部分重點(diǎn)探討了球面格網(wǎng)的剖分方法、格網(wǎng)編碼與鄰近索引機(jī)制、幾何變形分布規(guī)律與收斂性分析、球面實(shí)體的格網(wǎng)概念模型與度量計(jì)算、球面離散空間的基本拓?fù)湫再|(zhì)及其空間關(guān)系推理等方面的基本原理與方法等；第三部分初步分析了全球離散格網(wǎng)在影像處理、DEM表達(dá)和全球地形可視化等方面的應(yīng)用模式與操作算法等?！　”緯?shū)適合于測(cè)繪技術(shù)、地理信息系統(tǒng)、遙感技術(shù)、計(jì)算機(jī)、資源環(huán)境、數(shù)據(jù)庫(kù)管理及相關(guān)學(xué)科的本科生、研究生、高校教師及相關(guān)研究人員使用。

書(shū)籍目錄

第1章 概述　§1.1 網(wǎng)格與地理格網(wǎng)　§1.2 傳統(tǒng)平面格網(wǎng)的局限性　§1.3 全球離散格網(wǎng)的研究現(xiàn)狀及評(píng)述　§1.4 本書(shū)的研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排第2章 全球離散格網(wǎng)的剖分及編碼方法　§2.1 全球離散格網(wǎng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)　§2.2 正多面體格網(wǎng)的特征　§2.3 三角格網(wǎng)的層次剖分與編碼方法　§2.4 菱形格網(wǎng)的層次剖分與編碼方法　§2.5 六邊形格網(wǎng)的層次剖分與編碼方法　§2.6 不同剖分方法的對(duì)比分析　§2.7 本章小結(jié)第3章 全球離散格網(wǎng)的鄰近搜索算法　§3.1 鄰近三角形的定義及分類(lèi)　§3.2 三角形固定方向編碼的鄰近搜索　§3.3 連續(xù)編碼的鄰近搜索　§3.4 菱形編碼的鄰近搜索　§3.5 本章小結(jié)第4章 全球離散格網(wǎng)的近似性特征分析　§4.1 球面QTM格網(wǎng)的幾何變形　§4.2 球面QTM格網(wǎng)的細(xì)化改進(jìn)與變形分析　§4.3 橢球面三角格網(wǎng)的變形分析　§4.4 本章小結(jié)第5章 全球離散格網(wǎng)的基本拓?fù)湫再|(zhì)　§5.1 球面的幾何特征　§5.2 基于流形的球面三角格網(wǎng)空間的形式化表達(dá)　§5.3 球面三角格網(wǎng)空間的基本拓?fù)湫再|(zhì)　§5.4 本章小結(jié)第6章 全球離散格網(wǎng)空間的拓?fù)潢P(guān)系描述與計(jì)算　§6.1 球面格網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系的描述　§6.2 球面格網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系的計(jì)算　§6.3 基于四元組模型的球面格網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系語(yǔ)義規(guī)則表　§6.4 本章小結(jié)第7章 全球離散格網(wǎng)空間的數(shù)據(jù)模型及操作　§7.1 球面數(shù)字空間的特征　§7.2 基于球面數(shù)字空間的實(shí)體概念模型　§7.3 線(xiàn)狀實(shí)體的插值與綜合　§7.4 面狀區(qū)域的編碼充填與區(qū)域擴(kuò)張　§7.5 球面格網(wǎng)的距離計(jì)算及應(yīng)用　§7.6 本章小結(jié)第8章 基于全球離散格網(wǎng)的多分辨率影像表達(dá)　§8.1 平面影像到QTM格網(wǎng)的轉(zhuǎn)換　§8.2 QTM格網(wǎng)數(shù)據(jù)的無(wú)損壓縮　§8.3 基于QTM格網(wǎng)的多分辨率影像表達(dá)　§8.4 本章小結(jié)第9章 基于全球離散格網(wǎng)的數(shù)字地形建?！　?.1 全球QTM格網(wǎng)的高程獲取　§9.2 全球地形的QTM格網(wǎng)表達(dá)　§9.3 多層次DEM的自適應(yīng)無(wú)縫建模　§9.4 全球DEM格網(wǎng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　§9.5 本章小結(jié)第10章 基于全球離散格網(wǎng)的地形可視化　§10.1 開(kāi)發(fā)工具的選擇　§10.2 全球地形格網(wǎng)的數(shù)據(jù)組織　§10.3 全球地形格網(wǎng)的LOD簡(jiǎn)化模型　§10.4 全球地形格網(wǎng)的快速顯示　§10.5 全球地形動(dòng)態(tài)可視化實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)　§10.6 本章小結(jié)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：隨著空間技術(shù)和信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，特別是遙感（RemoteSensing，RS）與全球定位系統(tǒng)（GlobalPositionSystem，GPS）技術(shù)的飛速發(fā)展，使我們能夠獲得有關(guān)地球及其各種資源環(huán)境和社會(huì)現(xiàn)象的多分辨率的、海量的、實(shí)時(shí)的對(duì)地觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)。其數(shù)據(jù)量之大，僅美國(guó)國(guó)家數(shù)據(jù)中心一天的新數(shù)據(jù)量就達(dá)到TB量級(jí)。全球海量數(shù)據(jù)的不斷獲取和更新，為人類(lèi)進(jìn)行全球經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展研究、資源環(huán)境變化監(jiān)測(cè)、災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)、國(guó)家安全和“數(shù)字地球”構(gòu)建等等領(lǐng)域，提供了豐富的空間基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。但是，令人遺憾的是，這些數(shù)據(jù)大部分都被存儲(chǔ)在電子數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)中，沒(méi)有被充分利用。美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)栐凇皵?shù)字地球”一文中明確指出：“問(wèn)題的根源在于信息的處理和顯示方法?！保℅ore，1998）所以，如何對(duì)全球海量數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地利用和管理（如快速檢索、動(dòng)態(tài)更新和空間分析等等）是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和應(yīng)用部門(mén)面臨的一大難題（wrightetal，1997；Gold，1997；Goldetal，2000）。從目前GIS與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展及相互集.成中存在的問(wèn)題，以及從“數(shù)字地球”到“數(shù)字城市”及其他應(yīng)用所提出的要求來(lái)看，需要人們打破幾千年來(lái)傳統(tǒng)的以地圖方式表示地理空間數(shù)據(jù)和信息的框框，去探求地理空間數(shù)據(jù)與全球開(kāi)展的網(wǎng)格計(jì)算相適應(yīng)的空間數(shù)據(jù)處理新方法（李德仁等，2003）。全球空間信息格網(wǎng)就是在這樣的背景下提出的，并立即成為國(guó)內(nèi)外地學(xué)及其他相關(guān)學(xué)科研究的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一?！?.1 網(wǎng)格與地理格網(wǎng)網(wǎng)格（grid）技術(shù)是近年來(lái)逐漸興起的一個(gè)研究領(lǐng)域，它的出現(xiàn)被認(rèn)為是掀起互聯(lián)網(wǎng)繼傳統(tǒng)因特網(wǎng)、萬(wàn)維網(wǎng)之后的第三次浪潮（李德仁等，2003；陳述彭等，2004）。對(duì)于“網(wǎng)格”，美國(guó)Argonne國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的資深科學(xué)家、美國(guó)網(wǎng)格計(jì)算項(xiàng)目的領(lǐng)導(dǎo)人Foster，曾在1998年主編的題為《網(wǎng)格：21世紀(jì)信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施的藍(lán)圖》一書(shū)中明確提出：“網(wǎng)格是構(gòu)筑在互聯(lián)網(wǎng)上的一組新興技術(shù)，它將高速互聯(lián)網(wǎng)、高性能計(jì)算機(jī)、大型數(shù)據(jù)庫(kù)、傳感器、遠(yuǎn)程設(shè)備等融為一體，為科技人員和普通老百姓提供更多的資源、功能和交互性?！钡W(wǎng)格技術(shù)并非橫空出世，也并非完全意義上的科技發(fā)明與創(chuàng)造，它的出現(xiàn)從根本上體現(xiàn)了人們對(duì)于“共享資源和協(xié)同解決問(wèn)題”的迫切需求，是現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展和進(jìn)化的產(chǎn)物，也代表了信息技術(shù)發(fā)展的大方向。

編輯推薦

《全球離散格網(wǎng)的空間數(shù)字建?！肥怯蓽y(cè)繪出版社出版的。

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