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基于GIS的三维建模研究

作者:殷学强 来源:电子技术与软件工程 论文栏目:计算机论文     更新时间:2019-07-09   浏览

本学术论文《基于GIS的三维建模研究》,转载自学术期刊《电子技术与软件工程》2014年12期 发表过的职称 论文,原文作者:殷学强,由中国学术论文网编辑整理录入,仅供您在GIS,三维建模,室内建筑等方面参考学习。

殷学强

摘 要

随着社会主义现代化进程的不断发展与社会生产力水平的不断提高,改革开放以来,我国的建筑产业得以迅速发展,且为社会生产的各个领域提供了广泛而详细的地质信息,并有效促进了我国经济的发展。本文通过对GIS的概念和数据融合方法进行阐述,对基于GIS下室内建筑的三维建模方法展开了具体的研究。

【关键词】GIS 三维建模 室内建筑

进入21世纪以来,我国的科学技术发展迅速,且以计算机技术为主的新兴网络技术的发展有效促进了我国社会生产力的发展与人民生活水平的提高。作为计算机技术中的重要组成部分,GIS不仅关系到我国建筑产业的发展,同时对于我国的经济发展也具有重要的影响。本文通过对GIS的概念进行分析,并以室内建筑物为例,结合GIS的数据融合和集成方法,展开了对室内建筑物的具体研究。

1 GIS系统简述

1.1 GIS概念

GIS即地理信息系统,GIS是一种特定的而且具有重要作用的空间信息系统,具体是指由电子计算机网络系统所支撑的,通过相关的程序的运行对地理环境信息进行收集、储存、检索、分析以及显示的综合性技术系统。近年来,随着我国科学技术的成熟与发展,GIS被广泛应用到能源产业、水资源产业、旅游产业等诸多产业的地理信息系统中,为我国的社会生产做出了较大的贡献。

1.2 GIS的数据融合与集成方法

1.2.1 数据转化法

数据转化法主要是根据数据源的储存格式多元化以及多语义化的特点,从而在当前系统中建立数据格式的转化程序,并通过对当前地质的土层和精度进行设置,从而实现多类数据进行融合的目的。数据转化方法不仅可以获得当前平面内地质信息数据,同时对于三维地质信息也可以进行完整地收集,从而提高相关地质信息的完整性和可靠性。

1.2.2 数据互操做法

对于异构数据源之间的相互转换则需要通过数据互操的方法来进行,即在对异构数据库进行分布计算的情况下,对不同类型数据的处理是通过规范接口的方法来实现的。在GIS的应用领域内,数据互操系统一般具有统一的规范,在这个规范下,数据互操系统通过将提供数据源的相关软件作为一个新的数据服务器,而将应用数据的软件作为客户端,通过为上述二者之间提供统一的协议进而实现多数据源的集成工作。

1.2.3 元数据描述法

GIS中的元数据描述法是通过利用元数据,对各种数据的来源和属性进行描述,从而为系统可以有效使用、管理与维护相关数据提供了便利的技术支持。由于元数据描述法不需要其他外部文件对其进行支持就可以快速而有效地将相关建筑信息进行描述,并呈现给操作者面前,因此该方法被广泛地应用于室内三维建筑的数据采集和分析过程中。

2 基于GIS的三维建模研究方法

2.1 三维建模概念

所谓三维建模是通过不同的形式和方法从三维实体事物中采集出不同性质和类别的数据,从而构建出能够表示实体物质的模型。而室内建筑中的三维建模在实践中的具体应用体现为对屋顶房梁、地面以及承重墙等具体室内地质信息的三维可视化展现。

2.2 数学模型的建立

建立一个基于GIS下的实际数学模型,需要筛选并抛弃当前地质信息的次要因素,并突出其主要因素,从而对当前三维实体地质做出适当的抽象和简化,一般可将三维数学模型的建立过程分为表述、求解、解释和验证4各阶段。以具体室内建筑为例,基于GIS下的数学三维建模主要是指对室内建筑的非均属性数据场的体函数进行描述和表达,从而将其三维实体图像呈现给相关施工人员。

下文以室内设计中非均匀场内的六面体构造为例,对基于GIS下的三维建模展开了具体分析。

基于GIS下的三维建模过程

以每个面均是四边形的六面体为例,通过对每个面建立坐标的方法对其进行体剖分。以六面体的一个面为例,引入参数=≥0,其中i=1-8,j=1-6,上式中第一个下标i表示六面体室内建筑结构中非均匀场的结点数,j则表示不经过结点i的六面体表面的编号,Vij表示结点i与不经过该点的编号为j的四边形组成的四面体的体积,V则代表六面体的总体积,由于当六面体中某个结点与不经过该点的编号为j的四边形相连时,其相邻点的特征参数只有三个(因为四面体中与一个点相邻和相对的点的个数总共有三个),因此分别将三个参数设定为gil、gij 、gik ,且这三个参数满足cosβ+gil+gij+gik其中 、与为六面体中相邻三边的长度,θ为AB边与AD边的夹角,而β为AE与任意两边的夹角。通过对上述模型分析可知,当标号为i的结点在运动过程中,其均满足gil+gij+gik=1,即I、J和K三个面中只有两个独立变量,而当标号为i的动点接近到底面时,对于求取建筑模型的体积较为便利。由模型可知,利用GIS即地理信息系统中的体剖分,可以以计算室内建筑中具体建筑物体积的形式将相关的建筑信息和外部轮廓充分地展现给相关工作人员,从而提高其工作效率并实现相关建筑资源的优化配置。

结论:本文通过对GIS即地理信息系统的概念和数据融合与集成方法进行分析,并结合三维建模的相关概念,以室内建筑非均分布场中的六面体建筑构造为例,对基于GIS下三维建筑的建模方法展开了具体研究,可见,未来加强GIS在三维建模中的应用力度,对于促进包括我国建筑产业在内的我国各生产领域的发展具有重要的历史作用和现实意义。

参考文献

[1]曾峰.基于GIS的三维数字校园系统设计研究[D].大连海事大学,2013.

[2]王明生.城轨线路三维可视化设计基础理论和方法[D].北京交通大学,2013.

[3]崔羽.基于GIS的三维地下管网爆管分析算法优化与系统实现[D].辽宁师范大学,2012.

[4]张正峰.复杂建筑群施工过程三维可视化仿真与优化研究[D].天津大学,2006.

[5]陈玲侠.矿山空间数据处理分析及三维实体建模应用研究[D].长安大学,2013.

作者单位

华北计算技术研究所 北京市 100083

摘 要

随着社会主义现代化进程的不断发展与社会生产力水平的不断提高,改革开放以来,我国的建筑产业得以迅速发展,且为社会生产的各个领域提供了广泛而详细的地质信息,并有效促进了我国经济的发展。本文通过对GIS的概念和数据融合方法进行阐述,对基于GIS下室内建筑的三维建模方法展开了具体的研究。

【关键词】GIS 三维建模 室内建筑

进入21世纪以来,我国的科学技术发展迅速,且以计算机技术为主的新兴网络技术的发展有效促进了我国社会生产力的发展与人民生活水平的提高。作为计算机技术中的重要组成部分,GIS不仅关系到我国建筑产业的发展,同时对于我国的经济发展也具有重要的影响。本文通过对GIS的概念进行分析,并以室内建筑物为例,结合GIS的数据融合和集成方法,展开了对室内建筑物的具体研究。

1 GIS系统简述

1.1 GIS概念

GIS即地理信息系统,GIS是一种特定的而且具有重要作用的空间信息系统,具体是指由电子计算机网络系统所支撑的,通过相关的程序的运行对地理环境信息进行收集、储存、检索、分析以及显示的综合性技术系统。近年来,随着我国科学技术的成熟与发展,GIS被广泛应用到能源产业、水资源产业、旅游产业等诸多产业的地理信息系统中,为我国的社会生产做出了较大的贡献。

1.2 GIS的数据融合与集成方法

1.2.1 数据转化法

数据转化法主要是根据数据源的储存格式多元化以及多语义化的特点,从而在当前系统中建立数据格式的转化程序,并通过对当前地质的土层和精度进行设置,从而实现多类数据进行融合的目的。数据转化方法不仅可以获得当前平面内地质信息数据,同时对于三维地质信息也可以进行完整地收集,从而提高相关地质信息的完整性和可靠性。

1.2.2 数据互操做法

对于异构数据源之间的相互转换则需要通过数据互操的方法来进行,即在对异构数据库进行分布计算的情况下,对不同类型数据的处理是通过规范接口的方法来实现的。在GIS的应用领域内,数据互操系统一般具有统一的规范,在这个规范下,数据互操系统通过将提供数据源的相关软件作为一个新的数据服务器,而将应用数据的软件作为客户端,通过为上述二者之间提供统一的协议进而实现多数据源的集成工作。

1.2.3 元数据描述法

GIS中的元数据描述法是通过利用元数据,对各种数据的来源和属性进行描述,从而为系统可以有效使用、管理与维护相关数据提供了便利的技术支持。由于元数据描述法不需要其他外部文件对其进行支持就可以快速而有效地将相关建筑信息进行描述,并呈现给操作者面前,因此该方法被广泛地应用于室内三维建筑的数据采集和分析过程中。

2 基于GIS的三维建模研究方法

2.1 三维建模概念

所谓三维建模是通过不同的形式和方法从三维实体事物中采集出不同性质和类别的数据,从而构建出能够表示实体物质的模型。而室内建筑中的三维建模在实践中的具体应用体现为对屋顶房梁、地面以及承重墙等具体室内地质信息的三维可视化展现。

2.2 数学模型的建立

建立一个基于GIS下的实际数学模型,需要筛选并抛弃当前地质信息的次要因素,并突出其主要因素,从而对当前三维实体地质做出适当的抽象和简化,一般可将三维数学模型的建立过程分为表述、求解、解释和验证4各阶段。以具体室内建筑为例,基于GIS下的数学三维建模主要是指对室内建筑的非均属性数据场的体函数进行描述和表达,从而将其三维实体图像呈现给相关施工人员。

下文以室内设计中非均匀场内的六面体构造为例,对基于GIS下的三维建模展开了具体分析。

基于GIS下的三维建模过程

以每个面均是四边形的六面体为例,通过对每个面建立坐标的方法对其进行体剖分。以六面体的一个面为例,引入参数=≥0,其中i=1-8,j=1-6,上式中第一个下标i表示六面体室内建筑结构中非均匀场的结点数,j则表示不经过结点i的六面体表面的编号,Vij表示结点i与不经过该点的编号为j的四边形组成的四面体的体积,V则代表六面体的总体积,由于当六面体中某个结点与不经过该点的编号为j的四边形相连时,其相邻点的特征参数只有三个(因为四面体中与一个点相邻和相对的点的个数总共有三个),因此分别将三个参数设定为gil、gij 、gik ,且这三个参数满足cosβ+gil+gij+gik其中 、与为六面体中相邻三边的长度,θ为AB边与AD边的夹角,而β为AE与任意两边的夹角。通过对上述模型分析可知,当标号为i的结点在运动过程中,其均满足gil+gij+gik=1,即I、J和K三个面中只有两个独立变量,而当标号为i的动点接近到底面时,对于求取建筑模型的体积较为便利。由模型可知,利用GIS即地理信息系统中的体剖分,可以以计算室内建筑中具体建筑物体积的形式将相关的建筑信息和外部轮廓充分地展现给相关工作人员,从而提高其工作效率并实现相关建筑资源的优化配置。

结论:本文通过对GIS即地理信息系统的概念和数据融合与集成方法进行分析,并结合三维建模的相关概念,以室内建筑非均分布场中的六面体建筑构造为例,对基于GIS下三维建筑的建模方法展开了具体研究,可见,未来加强GIS在三维建模中的应用力度,对于促进包括我国建筑产业在内的我国各生产领域的发展具有重要的历史作用和现实意义。

参考文献

[1]曾峰.基于GIS的三维数字校园系统设计研究[D].大连海事大学,2013.

[2]王明生.城轨线路三维可视化设计基础理论和方法[D].北京交通大学,2013.

[3]崔羽.基于GIS的三维地下管网爆管分析算法优化与系统实现[D].辽宁师范大学,2012.

[4]张正峰.复杂建筑群施工过程三维可视化仿真与优化研究[D].天津大学,2006.

[5]陈玲侠.矿山空间数据处理分析及三维实体建模应用研究[D].长安大学,2013.

作者单位

华北计算技术研究所 北京市 100083

摘 要

随着社会主义现代化进程的不断发展与社会生产力水平的不断提高,改革开放以来,我国的建筑产业得以迅速发展,且为社会生产的各个领域提供了广泛而详细的地质信息,并有效促进了我国经济的发展。本文通过对GIS的概念和数据融合方法进行阐述,对基于GIS下室内建筑的三维建模方法展开了具体的研究。

【关键词】GIS 三维建模 室内建筑

进入21世纪以来,我国的科学技术发展迅速,且以计算机技术为主的新兴网络技术的发展有效促进了我国社会生产力的发展与人民生活水平的提高。作为计算机技术中的重要组成部分,GIS不仅关系到我国建筑产业的发展,同时对于我国的经济发展也具有重要的影响。本文通过对GIS的概念进行分析,并以室内建筑物为例,结合GIS的数据融合和集成方法,展开了对室内建筑物的具体研究。

1 GIS系统简述

1.1 GIS概念

GIS即地理信息系统,GIS是一种特定的而且具有重要作用的空间信息系统,具体是指由电子计算机网络系统所支撑的,通过相关的程序的运行对地理环境信息进行收集、储存、检索、分析以及显示的综合性技术系统。近年来,随着我国科学技术的成熟与发展,GIS被广泛应用到能源产业、水资源产业、旅游产业等诸多产业的地理信息系统中,为我国的社会生产做出了较大的贡献。

1.2 GIS的数据融合与集成方法

1.2.1 数据转化法

数据转化法主要是根据数据源的储存格式多元化以及多语义化的特点,从而在当前系统中建立数据格式的转化程序,并通过对当前地质的土层和精度进行设置,从而实现多类数据进行融合的目的。数据转化方法不仅可以获得当前平面内地质信息数据,同时对于三维地质信息也可以进行完整地收集,从而提高相关地质信息的完整性和可靠性。

1.2.2 数据互操做法

对于异构数据源之间的相互转换则需要通过数据互操的方法来进行,即在对异构数据库进行分布计算的情况下,对不同类型数据的处理是通过规范接口的方法来实现的。在GIS的应用领域内,数据互操系统一般具有统一的规范,在这个规范下,数据互操系统通过将提供数据源的相关软件作为一个新的数据服务器,而将应用数据的软件作为客户端,通过为上述二者之间提供统一的协议进而实现多数据源的集成工作。

1.2.3 元数据描述法

GIS中的元数据描述法是通过利用元数据,对各种数据的来源和属性进行描述,从而为系统可以有效使用、管理与维护相关数据提供了便利的技术支持。由于元数据描述法不需要其他外部文件对其进行支持就可以快速而有效地将相关建筑信息进行描述,并呈现给操作者面前,因此该方法被广泛地应用于室内三维建筑的数据采集和分析过程中。

2 基于GIS的三维建模研究方法

2.1 三维建模概念

所谓三维建模是通过不同的形式和方法从三维实体事物中采集出不同性质和类别的数据,从而构建出能够表示实体物质的模型。而室内建筑中的三维建模在实践中的具体应用体现为对屋顶房梁、地面以及承重墙等具体室内地质信息的三维可视化展现。

2.2 数学模型的建立

建立一个基于GIS下的实际数学模型,需要筛选并抛弃当前地质信息的次要因素,并突出其主要因素,从而对当前三维实体地质做出适当的抽象和简化,一般可将三维数学模型的建立过程分为表述、求解、解释和验证4各阶段。以具体室内建筑为例,基于GIS下的数学三维建模主要是指对室内建筑的非均属性数据场的体函数进行描述和表达,从而将其三维实体图像呈现给相关施工人员。

下文以室内设计中非均匀场内的六面体构造为例,对基于GIS下的三维建模展开了具体分析。

基于GIS下的三维建模过程

以每个面均是四边形的六面体为例,通过对每个面建立坐标的方法对其进行体剖分。以六面体的一个面为例,引入参数=≥0,其中i=1-8,j=1-6,上式中第一个下标i表示六面体室内建筑结构中非均匀场的结点数,j则表示不经过结点i的六面体表面的编号,Vij表示结点i与不经过该点的编号为j的四边形组成的四面体的体积,V则代表六面体的总体积,由于当六面体中某个结点与不经过该点的编号为j的四边形相连时,其相邻点的特征参数只有三个(因为四面体中与一个点相邻和相对的点的个数总共有三个),因此分别将三个参数设定为gil、gij 、gik ,且这三个参数满足cosβ+gil+gij+gik其中 、与为六面体中相邻三边的长度,θ为AB边与AD边的夹角,而β为AE与任意两边的夹角。通过对上述模型分析可知,当标号为i的结点在运动过程中,其均满足gil+gij+gik=1,即I、J和K三个面中只有两个独立变量,而当标号为i的动点接近到底面时,对于求取建筑模型的体积较为便利。由模型可知,利用GIS即地理信息系统中的体剖分,可以以计算室内建筑中具体建筑物体积的形式将相关的建筑信息和外部轮廓充分地展现给相关工作人员,从而提高其工作效率并实现相关建筑资源的优化配置。

结论:本文通过对GIS即地理信息系统的概念和数据融合与集成方法进行分析,并结合三维建模的相关概念,以室内建筑非均分布场中的六面体建筑构造为例,对基于GIS下三维建筑的建模方法展开了具体研究,可见,未来加强GIS在三维建模中的应用力度,对于促进包括我国建筑产业在内的我国各生产领域的发展具有重要的历史作用和现实意义。

参考文献

[1]曾峰.基于GIS的三维数字校园系统设计研究[D].大连海事大学,2013.

[2]王明生.城轨线路三维可视化设计基础理论和方法[D].北京交通大学,2013.

[3]崔羽.基于GIS的三维地下管网爆管分析算法优化与系统实现[D].辽宁师范大学,2012.

[4]张正峰.复杂建筑群施工过程三维可视化仿真与优化研究[D].天津大学,2006.

[5]陈玲侠.矿山空间数据处理分析及三维实体建模应用研究[D].长安大学,2013.

作者单位

华北计算技术研究所 北京市 100083

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