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三维空间数据模型集成的概念框架研究* 李清泉　李德仁(武汉测绘科技大学，武汉，430070) RESEARCH ON THE CONCEPTUAL FRAME OF THE INTEGRATION OF 3D SPATIAL DATA MODEL Li Qingquan, Li Deren(Wuhan Technical University of Surveying and Mapping, Wu han,430070) Abstract　In this paper, after a summary of 3D spatial data model, the characteristics of 3D spatial data and the necessary of model integration are analyzed. Three spatial data models are presented for 3D application in fields such as urban, geology, marine, etc. They are the integrated model based on TIN and CSG (Construction Solid Geometry),which is used in 3D urban modeling; The hybrid data model based on Octree and TEN(Tetrahedral Network),which is used in geology, marine, etc; And, the general 3D spatial data model based on vector and raster integration.Keywords　Three-Dimensional, Spatial Data Model, Integration 摘　要　本文对三维空间数据模型的研究与发展进行了总结，分析了三维空间数据的特点以及数据模型集成的必要性。结合三维 GIS在城市、地质、海洋等领域的具体应用，提出三种三维空间数据模型集成：用于城市三维构模基于TIN和CSG的集成模型；用于地质，海洋等领域的基于八叉树和四面体格网的混合模型；具有一般性的矢量栅格集成的三维空间数据模型。关键词　三维　空间数据模型　集成分类号　TP309.12测绘信息网 1　三维空间数据模型发展现状测绘信息网　　在Hunter(1978)提出八叉树概念后的相当长的一段时间，研究工作集中在以八叉树(Octree)为代表的三维栅格数据模型以及在CAD系统中广泛应用的CSG和BR模型在地学的应用［4,6,8］。近年来，研究工作集中在矢量数据模型和多种数据模型的集成和混合以及基于这些模型的处理和分析算法［2,9,11,14］。具有代表性的三维空间数据模型研究包括：Bak和Mill［2］提出一个典型的地学资源管理系统(GRMS)。Rongxing Li［12］提出一个基于多种表示的三维GIS系统。Molenaar［10］提出一个形式化三维数据结构(Formal Data Structure (FDS))，定义了一个三维矢量数据模型和三维拓扑关系。龚健雅［2］提出一个以矿山应用为背景的矢量与栅格集成面向对象的三维数据模型。Victor［13，14］和Pilout M.et　al［11］提出一个基于点四面体格网(Tetrahedral Network(TEN))的三维矢量数据模型。测绘信息网　　本文在上述研究的基础上对三维空间数据的特点进行了分析，提出数据模型集成是三维空间数据模型发展的重要方向，结合三维GIS在城市、地质、海洋等领域的具体应用，发展了三种空间数据模型的集成方法。测绘信息网　　2　三维空间数据模型集成测绘信息网　　在三维GIS中，在对二维GIS所定义的三类实体增加空间信息的同时增加一类实体，即：形成点、线、面和体四类空间实体，由于空间维数的扩展使得同一类实体在几何和拓扑上产生较大差异，如面状实体中的地质层面、地块，体状实体中的建筑物、矿体等。采用单一的数据模型很难对各种类型的空间实体进行有效的描述，而且三维GIS的应用领域非常广泛，不同的应用目的对空间目标所要进行的操作和分析千差万别，如城市和矿山，前者可能进行景观分析，后者则要进行巷道网络分析。由于没有一个实体的模型或抽象能表示实体的所有方面，设计一个适合于所有情况的具有一般性的数据模型往往是不可能的，特别是在处理像三维地理空间这些复杂现象时，有些模型，如CSG，BR(边界表示)便于描述规则目标；而另一些模型，如TIN和TEN则对于不规则目标的描述较为有利。矢量模型对图形输出有利，