山东建筑大学——地理101——数码城市 考试重点.doc

第一章数码城市地理信息系统：满足数码城市需要的地理信息系统，或者 “用地理信息系统来处理三维城市模型数据”。名解 5*6简答 8*6综合 12、10第二章1、尺度：指对空间现象进行描述的地理细节程度和覆盖的地理范围。分类：空间尺度、时间尺度和光谱尺度2、三维城市模型的多尺度表示： 基于特征的离散表示：a. 基于表面的表示优：便于显示和数据更新 缺：空间分析的算法复杂b. 基于实体的表示优：适于空间操作和分析 缺：存储空间占用较大，计算速度较慢 基于场的连续表示a.边界表示模型在进行坐标变换操作时，只需要改变空间点的坐标，空间实体间的拓扑关系可以保持不变不仅体对象能够表达，面、边、点等其他的几何对象也能够单独进行表达 支持几何信息有冗余地自由管理，因此能够确保数据长期的完整性b.三角网与格网模型用于连续表面的模拟c.线框模型数据结构简单、存储量小、计算处理速度快，在表示地质边界或土石方开挖边界时比较方便d.序列断面模型3、几何数据模型： 面模型分类 及其各自特点八叉树模型：八叉树模型将三维空间区域分为八个象限,在八叉树的每一个节点上存储八个数据元素。当象限中所有体元的类型相同时,该属性值存入相应的节点元素中。而非相同类型的象限再细分为八个象限, 并由该节点中的相应数据元素指向树中的下一个节点, 如此细分直到每一个体元的类型都相同或达到一定的限差为止。 体模型分类: 面型对象的可视化模型4、三维空间数据结构：是三维空间数据模型的具体实现，是客观对象在计算机中的底层表达, 是对客观对象进行可视表现的基础。包括矢量数据结构和栅格数据结构。5、空间索引：指在存储空间数据时依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系, 按一定顺序排列的一种数据结构, 其中包含空间对象的概要信息, 如对象的标识、外接矩形及指向空间对象实体的指针。6、LOD模型：是指对同一个场景或场景中的物体, 使用具有不同细节的描述方法得到一组模型,供绘制时选择使用。 优缺点： 离散LOD模型：优：可视速度快缺：数据冗余大、间跳现象 连续LOD模型：优：没有数据冗余,能够保证几何数据的一致性和视觉的连续性缺：需要在线生成不同分辨率的模型,算法复杂,可视化的速度慢 节点LOD模型：本身是一个多分辨率结构,其不同分辨率模型之间用节点相连,通过对节点激活来操作相应的模型,当所有的节点均被激活时,它实际上就是一个全分辨率结构。该模型适合表达复杂的不连续的体模型对象, 如建筑物类型等。7、为了实现 LOD模型间的连续自然过渡,常常还要用一种平滑的混合技术以使得不同细节层次之间的过渡更加柔和。这种平滑技术分为：影像空间的混合 几何空间的几何变体 两个LOD的值将在（0,1）内分别被线性内插第三章1、三维城市模型数据获取方法、特点及评价：【综合题】 基于二维GIS的三维城市建模方法 特点：成本低，效率高，在某些需要快速建立三维城市模型的领域广泛应用评价：数字地图为三维城市可视化提供了丰富的数据来源，既有严格、精确的几何图形数据，又具备完美的属性数据，所有这些数据都为建立三维城市模型提供了数学基础。同时，二维GIS还具有较完整的数据库及操作功能。 基于影像的三维城市建模方法特点：在不需要复杂几何模型的前提下，也能获得具有高度真实感的场景表达，能较好地解决三维城市建模过程中模型复杂度与绘制的真实感和实时性三者之间的矛盾，大大简化了复杂的数据处理工作。评价：摄影测量方法使得同时获取大量复杂的三维城市模型之几何信息与表面纹理信息的自动化成为可能, 特别是随着近年来高分辨率遥感技术和计算机图形图像处理技术的发展, 数字摄影测量被普遍认为是当前最适于用来获取大范围高精度三维城市模型数据的主要技术手段。 基于激光扫描的三维城市建模方法特点:数据获取速度快,实时性强,数据量大,精度较高,主动性强,能全天候工作、全数字信息传输。但是,它获取的图像数据含有较多的噪声,后处理的工作量很大。评价：激光扫描测量通过激光扫描器和距离传感器来获取被测目标的表面形态。 CAD建模方法特点：CAD数据建模和编辑功能强大，其在图形处理和真三维建模方面具有独特的技术优势，但CAD建模大多涉及手工操作，工作量大，成本高评价：CAD以其强大的数据建模与编辑功能和GIS有了越来越紧密的联系。数码城市GIS也不例外,场景的真实性是它成功与否的重要评价标准之一,因此在数据采集和编辑上更需要CAD强大的技术支撑。三维CAD模型已经成为数码城市GIS的一个重要数据来源。2、基于激光扫描的三维城市建模方法：分类：机载激光扫描系统、车载激光扫描系统、地面激光扫描系统A 基于地面与车载激光扫描系统的三维重建方法步骤 根据已知信息对原始观测值进行概算,将地形数据与地物数据分离 对地物数据进行滤波,去除测量噪声、遮挡物(如树木等)影响,得到建筑物数据 根据建筑物自身特征,对连续扫描的激光测量断面进行整体匹配, 纠正得到建筑物特征点和二维平面特征 根据纠正信息对原始测量数据进行重新计算,得到反映建筑物表面几何特征的三维扫描坐标 对三维坐标进行建模与三维可视化处理B 基于机载激光扫描系统的三维重建方法原理+组成部分原理：假设三维空间中一点的坐标为已知，如果能够求得该点到地面上某一待定点的矢量,则地面上待定点的坐标就可根据端点加矢量的方法求出,由此可以得到测区的DEM。如果在得到该点三维坐标的同时获得该点的光谱信息,则可得到与DEM精确匹配的遥感影像,并可以由此生成地学编码影像。组成部分： 动态差分GPS接收机, 用于确定扫描装置投影中心的空间位置 姿态测量装置(惯性导航系统或多天线GPS),用于测定扫描装置主光轴的姿态参数 激光测距仪, 用于测定传感器至地面点的距离 成像装置(摄像机、CCD相机、成像光谱仪等),用于获取测区的影像信息 软件,用于航线规划、数据获取过程的实时控制和成果数据后处理等3、CAD数据与数码城市GIS的集成方法： 虚拟模型库方式：人机交互创建CAD模型，构成模型集，经简化和优化，将模型转化为GIS能接受的格式，放入内存，这就建立了一个虚拟组件模型库。 简单格式转换方式：先在CAD中制作场景模型，再将其进行数据格式转化导入GIS 中心数据库方式：建立一个专门用于存放图形数据的中心数据库，并对外提供若干借口第四章1、三维模型数据生产按内容分为: 三维几何模型数据生产 表面纹理数据生产 多媒体属性数据生产2、三维城市模型数据质量分析：是研究三维城市模型数据中误差的性质、来源、类型、大小以及产生的原因, 对数字成果中的不确定因素进行模拟和估计,从而确保三维城市模型数据的可靠性和有效性。4、三维城市模型数据质量控制：主要是在三维城市模型数据从数据源到最后产品的全过程中,对可能引起误差的每个步骤加以控制,即所谓的全面质量控制,并对这些步骤的一些指标和参数按照一定的作业规范和标准予以规定。5、三维几何建模的质量控制方法： 基于多种信息源的对比检查 基于三维拓扑约束关系的自动质量检查 基于属性查询的逻辑检查 基于三维可视化的人工检查第五章1、数码城市GIS的数据组织方法：分类组织：栅格数据、矢量数据分层组织：a.按几何形状差异分为点、线、面、体b.按专题属性不同分为水系、道路、植被、建筑物等分区组织：对整个城市区域的数据进行分区组织, 保证每个子区域的数据量最有利于数据库管理系统进行高效的管理。2、数码城市GIS数据库管理系统分类： 基于Oracle的数据库管理系统：对传统关系数据库，进行面向对象的扩展 基于文件系统的数据库管理系统：有利于数据的安全性、多用户操作及网络环境下的数据共享 基于CORBA的分布式数据库管理系统：有效利用分布式网络中各计算机的系统资源，为数据量大、检索效率要求高的三维动态可视化的应用提供途径。第六章1、数据压缩：以最少的数据量来表达最多的信息量，以达到节省存储空间和高效传输的目的2、数据压缩分类：无损压缩：文本、矢量图形、几何数据模型用无损 在压缩之前,对待压缩数据建立一个搜索字典 在压缩过程中查找正在压缩的字符序列是否在已经压缩过的字符序列中出现过,这主要是通过搜索字典来实现 当搜索到匹配的字符序列后, 用已经出现过的字符序列替代重复部分, 输出仅仅是指向这个已经压缩过的字符序列的“指针”。有损压缩：图像、声音、动态视频等用有损3、LZ77无损压缩原理：第七章【综合题】1、空间分析：在对空间中的目标进行形态结构定义与分类的基础上,对目标的空间关系和空间行为进行描述,提取和传输空间信息,为进一步的空间决策支持提供服务的功能体系。原理：空间分析就是对空间目标形态、目标间关系、目标的行为进行描述，而这三部分是构成空间分析的核心。方法：基于图形的分析：以图形操作为主 基于数据的分析：理论基础是空间统计学模型：空间分布模型:研究地理对象的空间分布 空间关系模型: 研究基于地理对象的位置、属性特征的空间物体间关系空间相关模型: 研究物体位置及属性集成下的关系预测、评价与决策模型:研究地理对象的动态发展，根据过去和现在推未来，根据已知推未知，估计地理对象的未来发展趋势，做出判断和评价。2、可视性分析：原理：就是视线分析,即沿着视线的方向,从视点开始到目标位置,计算是否有地形要素和地物要素与视线相交。模型：假设视点位置为A，其高程为HA;C为观测点，高程为HC；在视线AC之间有一建筑物为B，其顶部高程为HB；根据相似三角形原理，可得: ； 则由于建筑物B的遮挡，从视点A不可见的范围长度为： 当HA，HB，HC均为地面点高程时，该式就是只考虑地形因素的视线分析模型。3、通视性分析：空间上任意两点之间在直线方向上的可见性 图第八章1、数码城市GIS的多模态可视化表示：平面视图 模型视图 世界视图2、三维动态交互式可视化数据处理方法（空间数据实时可视化应用的关键技术） 基于数据库的优化 数据剪裁 基于多线程的数据动态装载 与视点相关的LOD模型动态生成和渐进描绘第九章1、分布式数码城市GIS的常用实现方法：插件2、分布式虚拟地理环境：是基于因特网、万维网的多用户虚拟三维环境,可用于发布地理多维数据,模拟和分析复杂的地理现象过程,支持可视和不可视的地理数据解释、未来场景预见（现）、设计规 划、协同工作和群体决策等,其主要特征是多用户参与和共享空间。3、地理协同： 作为一种行为来说, 它是一种解决有关地理空间信息技术推动下的地理尺度问题的群体工作 作为一个研究领域, 它是对于这些群体协作行为以及促进它们的方法和工具。 计算机支持下的地理协同：两个或多个人使用现代地理空间信息技术共同制定和处理一