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水利工程地形景观三维数据组织
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来源： 作者：国学 发布时间：1970-01-01
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水利工程地形景观三维数据组织
口 王建武 陈永华
摘 要 水利地形景观制作使水利工程建设管理更加形象、直观。针对水利工程管理中海量的三维地理信息数据，采用了数据分割技术，多线程技术，面向对象的空间数据库技术，数据抽稀、加密技术等数据处理方法，成功地解决了水利地理信息的网络传输问题和地形景观的网上交互访问，提高了系统整体性能。
关键词 地形景观 三维数据 网络地理信息系统(WebGIS)
水利工程管理信息系统是水利信息化建设的核心组成部分。随着Web技术的发展，应用软件系统开发逐步向基于Internet/Intranet构架转变，这种B/S开发构架实现了单位局域办公与信息(包括一般基础资料和地理信息)发布的完全融合。地形景观的三维显示是系统设计的重要内容，可广泛应用于水利工程管理的水库大坝模拟、河道地形地貌浏览、水闸操作等多个方面，因此空间地理数据图形的处理技术在水利工程设计开发中至关重要。三维可视化技术的实现使水利工程的空间地理数据表现更加生动。
但是，三维景观的显示效果在一定程度上受当前网络传输技术的制约，如何有效地组织数据，采用先进的设计思想对三维地形的显示效果有重大影响。针对水利工程管理信息化中海量三维地理信息数据的组织、传输问题，系统设计采用了数据分割技术，多线程技术，面向对象的空间数据库技术，数据抽稀、加密技术等。通过运用这些数据综合策略，成功地解决了三维地理信息在网络上的传输问题，提高了系统整体性能。 中国地理网
一、水利工程管理中地理信息的网络传输优化
1．水利工程中应用数据综合技术的必要性
(1)大量结果数据的触发引起数据传输问题
水利工程管理信息系统是基于B/S的大型信息系统，用户访问量巨大，当数据库服务器得到用户提交的查询，返回结果数据时，如果不加以限制，网络上可能出现大量无效数据。尤其当用户提交查询请求后，返回的查询结果是非预期的海量数据时，将造成大量资源和时间的浪费。
(2)用户的并发访问影响系统整体性能
当系统运行时，会有大量的用户同时对WebGIS系统服务器访问，如何避免并发访问可能引起的性能下降，是Web系统数据综合处理策略的主要问题之一。
(3)水利工程地理信息数据规模过于庞大
水利工程中牵涉到的地理信息数据规模过于庞大，且系统设计完全建立在B/S体系构架上，因此无论在数据传输，还是数据处理上，对系统的性能都有极大的影响。比如河道管理子系统中，河流的流程长达几百公里，在设计河道三维地形浏览时，如果把整条河流作为处理单元，一次处理数据量很大，在客户终端进行浏览、查看河道地貌、走势及局部显示时，处理速度很慢，系统性能极低，大量的数据影响地图特征的显示，造成失真，与实际地理图形不符。 www_chinageog_com
(4)数据综合是三维可视化创作的基础
水利工程中WebGIS三维可视化的主要目的是使地理数据的表示更加形象、直观，通过三维可视化可对选定的目标进行不同比例的浏览操作。例如，终端用户不但可查看河道的总形势图，也可放大比例对河道局部地形情况及河道附近建筑情况、岸堤树木绿化情况等内容进行浏览。不同比例尺下显示的数据内容是不同的，需要通过抽稀或加密的方式对数据进行处理。
2．水利工程中应用三维数据综合的技术路线及原理
(1)大量数据传输中数据分割技术的应用
针对水利工程系统中产生的大量数据传输问题，在系统设计时采用了数据分割技术。在用户提交了导致返回大量结果数据的查询请求的时候，服务器端程序自动将结果数据集划分成几部分顺序传送，最后一部分则按“当前请求反应”类型返回，其他部分都按“分割请求”类型进行传递，用户端在收到“当前请求反应”类型数据时，靠分割参数把数据重新进行组合，形成结果输出。
(2)使用多线程机制处理用户并发访问的瓶颈问题
线程有创建速度快、没有太多的系统开销、很容易同步等特点。因此，在WebGIS应用服务器中，由主进程针对每一个用户请求创建一个线程来响应，即采用了WebGIS应用服务主线程和各子线程分别通过公用共享管道和各专用线程与ISAPI扩展模块通信的方案。这样就实现了各线程独立工作，完毕后自动结束，释放系统资源，保证了系统始终处于良好的运行状态。 www.chinageog.com
(3)采用面向对象的空间数据库技术实现海量网络地理信息数据的综合处理
水利工程中地理信息数据是海量的，处理海量地理信息数据的技术是采用面向对象的空间数据库技术。只需建立单一图层，不必再进行分幅处理。如果用户原来的数据源是分幅的，可将其全部存储到一个图层中，数据库将自动对其进行拼接和索引处理，即可形成一个完整的图层。在应用时，客户端只需要指定数据源，就可实现对数据库里数据的动态显示。数据库会根据当前地图客户端的显示视野，自动将此范围内的图形检索出来，并送到客户端显示，大大减轻了客户端系统的配置需求，并减轻了网络流量，提高了整体性能。
二、三维地理信息数据的组织策略
在水利工程WebGIS中，需要处理大量三维地理信息数据，尤其在不同比例下显示的信息数据内容是不同的，其处理的复杂程度也有所不同，设计时采用数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)与分层设计思想，对不同比例尺下(一般根据实际情况划分为几种典型的比例尺)的不同景观(如河道附近建筑、湖泊、水闸)选取、处理相应的DEM数据。
对收集到的DEM数据进行综合三维创作的一般步骤为：
①采集DEM数据；
②针对三维显示区域划分格网； www_chinageog_com
③运用抽稀或加密技术对DEM数据进行综合处理；
④采用加权平均或其他算法计算出每个格网的高程值；
⑤把DEM数据文件转换生成VRML文件；
⑥由VRML文件浏览三维效果。
用户访问请求地图比例变化时数据处理方法
(1)放大比例时DEM数据加密处理方法
①为了消除放大比例时局部图形失真现象，在原来的DEM数据上进行加密处理
对三维图形按一定比例放大时，生成三维图形前，需要对视图区域内的DEM数据进行加密处理：具体方法是对放大前区域内的DEM数据和该比例尺下要显示的地形景观的高程值进行叠加合并，重新生成新的高程值。
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