地上下一体化的三维空间数据库模型设计与应用

刘刚; 吴冲龙; 何珍文; 翁正平; 朱庆; 张叶廷; 李晓明

doi:10.3799/dqkx.2011.040

地上下一体化的三维空间数据库模型设计与应用

doi: 10.3799/dqkx.2011.040

刘刚^{1, 2,},
吴冲龙^{1, 2},
何珍文¹,
翁正平¹,
朱庆³,
张叶廷³,
李晓明³

1.
中国地质大学计算机学院，湖北武汉 430074
2.
国土资源部资源定量评价与信息工程重点实验室，湖北武汉 430074
3.
武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北武汉 430079

基金项目:

"863"计划重点项目课题 2008AA121602

国家自然科学基金 40772196

中央高校基本科研业务费专项资金特色团队项目 CUG090109

详细信息

作者简介:
刘刚(1967-)，男，博士，教授，主要从事地学信息工程与应用方面的教学和科研工作.E-mail: liugang@cug.edu.cn

中图分类号: P628
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出版历程
- 收稿日期: 2010-10-12
- 网络出版日期: 2021-11-10
- 刊出日期: 2011-03-01

Design and Application of 3D Spatial Database Model for Integrated Management of Aboveground and Underground Features

1.
School of Computer, China University of Geosciences, Wuhan 430074, China
2.
Key Laboratory of Resources Quantitative Assessment and Information Engineering, Ministry of Land and Resources, Wuhan 430074, China
3.
LIESMARS of Wuhan University, Wuhan 430079, China

摘要

摘要: 大规模地上、地下三维实体建模与空间分析应用中，由于三维模型的多样性和对象空间分布的不均衡性，如何高效地一体化组织和管理海量三维空间数据成为当前三维GIS的核心问题之一.提出了一种兼顾空间关系与语义关系的三维空间数据库模型，给出了相应的概念模型、逻辑模型和物理模型.特别针对地质体的复杂性，给出了顾及语义的多尺度地下空间目标概念模型和多层次三维空间索引机制.用武汉市和南京市三维数字城市示范区模型数据进行了应用试验分析，验证了该模型的有效性.
- 三维GIS /
- 数据库 /
- 地上下空间实体 /
- 一体化管理 /
- 数学模型
Abstract: In the application of large scale aboveground and underground entity 3D modeling and spatial analysis, it is a key issue as how to realize integrated organization and management of massive 3D spatial data efficiently due to the diversity and unbalanced distribution of 3D models. A 3D spatial database model considering spatial and semantic relationships is proposed to solve this problem and corresponding concept model, logical model and physical model are also presented. Especially aiming at the complexity of geological bodies, the multi-scale underground spatial object concept model considering semantic and multi-level 3D spatial index mechanism is put forward. The prototype 3D spatial database management system has been applied in managing and processing 3D digital city model data of Wuhan and Nanjing. The result shows the validity of the proposed 3D spatial database model.
- 3D GIS /
- database /
- aboveground and underground spatial features /
- integrated management /
- mathematical models

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图 1 地上地下一体化三维空间数据库模型

Fig. 1. 3D spatial database model for integrated management of aboveground and underground features

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图 2 三维空间对象的专题语义划分

Fig. 2. Semantic compartmentalization of 3D spatial objects

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图 3 多尺度多层次的地下地质体空间目标概念模型

Fig. 3. Multi-scale and multi-layer underground spatial object concept model

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图 4 三维空间数据库的数据专题内容

Fig. 4. Data subject contents of 3D spatial database

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图 5 三维空间数据库管理系统结构

Fig. 5. Structure of 3D spatial database management system

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图 6 多层次混合型三维空间索引示意

Fig. 6. Sketch map of multi-level hybrid 3D spatial indexes

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图 7 南京城市地质信息系统应用示例

Fig. 7. Application example of Nanjing city geological information system

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图 8 武汉城市规划信息系统实际运行效果

a.大范围三维数据调度情况；b.地上下一体化环境中的隧道开挖分析效果，采用了半透明的显示方式展现了隧道的分布情况；c.地上下一体化剖切分析的结果，其中包含地上下建筑、管线、地质体和道路等多类三维目标对象

Fig. 8. Some results from Wuhan city planning information system

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