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中国矿业大学学报 2015年第2期44卷 359-366页

作者：余接情吴立新贾永基石珍中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116 中国矿业大学物联网(感知矿山)研究中心江苏徐州221008

在剖析基于球体退化八叉树格网的地球系统空间格网(sdog-essg)几何分布规律的基础上,对邻近计算方法进行推演与归纳,提出了sdog-essg的面邻近算法.通过引进层域及纬域等核心概念,分别对格网的几何规律作定性和定量分析,导出sdog-essg的... 详细信息

在剖析基于球体退化八叉树格网的地球系统空间格网(sdog-essg)几何分布规律的基础上,对邻近计算方法进行推演与归纳,提出了sdog-essg的面邻近算法.通过引进层域及纬域等核心概念,分别对格网的几何规律作定性和定量分析,导出sdog-essg的层、纬域数量、各向等价二分次数等计算方法,为后面面邻近的计算提供数学基础;在分析sdog-essg几种可能的面邻近基础上,以层-列-行坐标系为媒介,通过将格网码转为层-列-行坐标,分多种情况进行讨论,给出层-列-行坐标系下的面邻近格网,并最终将格网的层-列-行坐标转换为格网码,实现任意格网码的面邻近格网计算.

关键词： sdog-essg 邻近计算面邻近几何分布规律球体退化八叉树格网

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基于sdog-essg的地球系统元胞自动机框架及其应用试验

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测绘学报 2016年第B12期45卷 40-47页

作者：余接情石珍吴立新邢松伟贾永基中国矿业大学环境与测绘学院江苏徐州221116

元胞自动机结构简单且具备模拟复杂系统的能力,已被广泛应用于大气、流体力学、地球物理等领域。然而,现有元胞自动机以欧氏空间为约束进行地球系统过程模拟,忽略了地球重力等天然约束,导致计算过程中元胞状态的传递方向与真实运动的趋... 详细信息

元胞自动机结构简单且具备模拟复杂系统的能力,已被广泛应用于大气、流体力学、地球物理等领域。然而,现有元胞自动机以欧氏空间为约束进行地球系统过程模拟,忽略了地球重力等天然约束,导致计算过程中元胞状态的传递方向与真实运动的趋势方向不相符,一定程度上扭曲了最终的模拟结果。本文提出了地球系统元胞自动机这一概念,并从元胞表达及构建、邻居模型等方面设计了基于sdog-essg格网的地球系统元胞自动机框架。由于演化规则取决于不同的应用,因此本文进一步以地壳的热传递为例,通过对热力学方程离散化设计了相应的演化规则。最后,借助公开的数据源开展了地壳热传递元胞自动机模拟的初步试验,并与一定区域下的数值模拟结果展开了比对。试验表明,与数值模拟方法相比,本文方法的模拟结果相对误差控制在27%以内,具备一定程度的可行性,可作为地球系统过程模拟的一种新思路。

关键词：元胞自动机热传导模拟 sdog-essg 全球网格

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球体坐标与sdog-essg格网码的相互转换算法

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武汉大学学报（信息科学版） 2015年第8期40卷 1116-1122页

作者：余接情吴立新中国矿业大学环境与测绘学院.江苏徐州221116 中国矿业大学物联网感知矿山研究中心江苏徐州221008

基于球体退化八叉树格网的地球系统空间格网（sdog—essg）是地球系统科学与空间信息领域的重要的研究工具和手段。sdog-essg格网码与现有空间参考相互转换的关键问题即球体坐标系与sdogEs—SG格网码的正向转换与逆向转换的算法。通过引... 详细信息

基于球体退化八叉树格网的地球系统空间格网（sdog—essg）是地球系统科学与空间信息领域的重要的研究工具和手段。sdog-essg格网码与现有空间参考相互转换的关键问题即球体坐标系与sdogEs—SG格网码的正向转换与逆向转换的算法。通过引进6种列一行一层坐标系并导出有关计算公式，借鉴Morton码行列二进制位交错的特性，分别设计了正向转换与逆向转换算法过程，在此基础上，理论分析并实验验证了两算法的时间效率。结果表明，两转换算法非常高效，其时间消耗基本与sdog-essg的主剖次和副剖次呈线性关系，时间复杂度为O（n）；在PC环境下，每秒能实现106^-102^次的转换运算，1次转换相当于101^～102^次的除法运算。

关键词：全球空间格网 sdog-essg 格网码球体坐标坐标转换

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基于sdog-essg模型的体绘制技术及原型系统

基于SDOG-ESSG模型的体绘制技术及原型系统

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作者：贾永基中国矿业大学

学位级别：硕士

空间探测技术、计算机技术、信息技术的发展,使数据的采集方法变得多样化,人类因此获取了丰富、多源的三维空间信息,sdog-essg作为一种三维空间框架为数据的建模和可视化提供了基础。目前,sdog-essg模型的可视化仍以传统的基于图元的绘... 详细信息

空间探测技术、计算机技术、信息技术的发展,使数据的采集方法变得多样化,人类因此获取了丰富、多源的三维空间信息,sdog-essg作为一种三维空间框架为数据的建模和可视化提供了基础。目前,sdog-essg模型的可视化仍以传统的基于图元的绘制方式为主,难以完整直观地显示三维内部信息,尤其是全球性大尺度的三维场信息。体绘制方法可有效弥补图元绘制在可视化直观及完整性方面的不足,但由于sdog-essg的特殊性,现有体绘制方法难以直接扩展至sdog-essg的模型可视化。为此,本文在研究和分析体绘制技术理论的基础上,重点研究基于sdog-essg模型的体绘制可视化方法,以光线投射算法为基础,针对sdog-essg的特点,改进体绘制算法及流程,实现大尺度三维场的实时体可视化。本文完成的主要工作及成果:1)针对常规的算法无法适用sdog-essg模型的矛盾,在光线投射算法的基础上,提出了基于sdog-essg模型的体绘制方法,以格网为单位进行光线投射采样,利用格网间的面邻近关系实现快速求交计算,实现大尺度三维场的体绘制可视化。2)基于sdog-essg模型结构特点,将三维网格数据转换成分块一维线性存储方式,实现了数据的随机存取,提高数据的索引查询效率。3)在研究CUDA并行编程模型的基础上对算法进行并行设计实现,解决串行算法难以实时交互的困难,并设计了多模式体可视化原型系统,实现实时体绘制、动态时序体绘制及剖面可视化的功能。

关键词： sdog-essg 三维场光线投射 CUDA并行体绘制

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基于sdog-essg的大尺度空间对象三维建模

基于SDOG-ESSG的大尺度空间对象三维建模

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作者：邢松伟中国矿业大学

学位级别：硕士

随着以全球为背景的科学探索和生产活动越来越多,对于地球大尺度对象的三维建模的研究日益重要。目前对于地球对象的建模研究着重于局部区域的小尺度对象的三维建模,现有的对于大尺度对象的三维建模方法存在着多种问题。针对这些问题与... 详细信息

随着以全球为背景的科学探索和生产活动越来越多,对于地球大尺度对象的三维建模的研究日益重要。目前对于地球对象的建模研究着重于局部区域的小尺度对象的三维建模,现有的对于大尺度对象的三维建模方法存在着多种问题。针对这些问题与不足,本文基于sdog-essg格网框架以及“由点到线,由线到面,由面到体”的思想利用大尺度对象的球面边界数据、地表高程数据以及深度数据提出了一种地球大尺度空间对象的三维模型构建方法:利用大尺度对象的边界数据进行边界格网化得到空间对象边界格网,进而利用边界格网进行边界多边形格网化得到空间对象边界多边形区域格网集,最后利用地表高程数据以及深度数据对空间对象的边界区域格网进行径向扩展以实现大尺度空间对象的三维建模。本文主要工作及成果:1)提出基于“以直代曲”思想的球面弧段逐段逼近的格网化方法。2)提出基于sdog-essg格网的球面多边形格网化方法。3)提出利用地球大尺度空间对象的球面多边形区域格网进行径向扩展的三维建模方法。

关键词： sdog-essg 大尺度空间对象三维建模

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基于sdog-essg的地壳热传导元胞自动机模拟

基于SDOG-ESSG的地壳热传导元胞自动机模拟

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作者：石珍中国矿业大学

学位级别：硕士

地壳是地球的最外层圈层,与人类活动有着直接的联系,通过对地壳热传导的模拟,可以了解地壳内部热状态的动态演化过程。传统对地壳内部热状态的模拟通常使用的是数值模拟的方法,该方法较为复杂,难以与现有GIS系统集成,无法直接利用丰富的... 详细信息

地壳是地球的最外层圈层,与人类活动有着直接的联系,通过对地壳热传导的模拟,可以了解地壳内部热状态的动态演化过程。传统对地壳内部热状态的模拟通常使用的是数值模拟的方法,该方法较为复杂,难以与现有GIS系统集成,无法直接利用丰富的GIS数据。现有元胞自动机模拟方法由于尺度的限制,难以扩展至地壳热传导模拟中。本文基于热力学定律,以sdog-essg为元胞空间,设计了一种面向地壳热传导的大尺度元胞自动机模拟方法,并与数值模拟方法进行了实验比较。本文的成果主要有:(1)针对sdog-essg的特点,提出并设计了相应的元胞自动机邻居模型,并在此基础上,为实现元胞状态的快速获取,设计了一种具有三层结构的索引。(2)结合热力学定律,设计了基于sdog-essg的地壳热传导元胞自动机的规则和元胞自动机边界的处理方法。(3)以数值软件模拟的结果为参考值,开展与元胞自动机方法的对比实验,验证元胞自动机方法的可靠性,在此基础上,实现了大陆地壳热传导元胞自动机的模拟。

关键词：元胞自动机 sdog-essg 地壳热传导数值模拟

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