面向实体的三维空间数据模型组织方法及应用

模型 及纹 理 图像利 用 Ｏａｌ ｒ ｅ的二进 制 Ｂ Ｏ ｃ Ｌ Ｂ字 段保 存 大 的数据 块 。
体进一步 细分 ， 包含 点 、 、 线 面和 体等 元对 象。点对
象 只有 空 间位 置 而 没 有 空 间 形 状 ， 对 象 具 有 位 置 线
和 长度 特 征 ， 面对 象 具 有 位 置 和 面 积 特 征 ， 对 象 具 体
其 中 （ ， ， ） 示 空 间上 的任 意 点 ， ａ ， … ， ＸＹｚ 表 （ ａ，
查 询和 空 问 决 策 分 析 。本 文 从 面 向 对 象 的角 度 ， 将
ａ） 表示 在该 点上 的地 理事 物 、 征 、 特 现象 的集合 ，ｉ Ｐ 为
地理实体抽象为能独立 反映完整 空间和逻辑 关系的 空间对 象 ， 出 了面 向实 体 的 三维 空 间数 据模 型 提 （ ｎ ｔ ０ ｉ ｔ Ｄ Ｍ ｄｌＥ ３ Ｍ） 为三维空 间信 Ｅ ｔ 一 ｒ ｎ ｄ３ ｏｅ， Ｏ Ｄ ， ｉ ｙ ｅｅ
城
市
勘
测
２１ ０ １年 ８月
定 义 ３ 单元 实体 （ ｎｔ ｎｉ ， Ｅ） 具 有 完 整 空 ： Ｕ ｉ Ｅ ｔｙ Ｕ 为 ｔ 间特征 的物体 ， 不具 备 完 整 逻 辑语 义 。对 于 建 筑 物 但
Ｏ ａｌ Ｂ Ｏ ｒｃ ｅ的 Ｌ Ｂ字段 ） 面 向实 体 的三 维空 间数 据管 理 ， 主要 采用 后 面一种 方式 。它 采用 用户 定义 数据 类型
体， 单元实体分 为三类 ： 主体 、 特征及 附属物 。单元 实 体 由一个或多个元对象组成 。 Ｊ
定 义 ４： 对 象 （ ｔ Ｏ ｊｃ ， 元 Ｍｅａ ｂｅｔＭＯ） 为 单 元 实 是
及其关系、 并作为基本或本 地类型存储在 Ｏ ａｌ数据 ｒ ｅ ｃ
库的 Ｇ Ｏ Ｏ Ｅ Ｌ Ｃ类 型 的 Ｓ Ｏ— Ｅ Ｍ Ｔ Ｙ 字段 中 ； Ｄ Ｇ Ｏ ＥＲ 三维
３ ２ 存 储 管理 ．
４ １ 模 型库 ．
图 ２ 地 理 实 体 模 型 组 织体 系
模 型库 是 按 照地物 几何 特征 剖分 为具 有相 同或
类似 的特征模型作为公共模型 即单元实体 ， 复杂模型
由公 共模 型构 成 ， 根 据 实 际 特 征进 行 调 整 。大 范 围 并
三维空间数据类型繁多、 多层嵌套 、 海量 ， 数据存 储自 然成为三维空间数据管理的关键 。三维数据存储
中图分类号 ：２ ８ Ｐ０
文献标识 码 ： Ｂ
面 向实体 的三 维 空 问数 据 模 型组 织方 法及 应 用
谷胜涛 ， 李景文 ， 刘源璋 李春龙 ，
（．桂林理工 大学土木与建筑 工程学院 ， １ 广西 桂林
摘
５ １０ ４ ０４； ２ ．桂林理工大学 ＧＳ研究 中心 ， Ｉ 广西 桂林 ５ １０ ） ４ ０ ４
３ １ 数据模 型 组 织体 系 ．
面 向实体 的三 维空 间数 据模 型采 用 了层次 模型 ｌ ４
组合的表达方式 ， 每个三维实体都可细分为单元实体 ， 元对象和几何元素 ， 每一元对象都连接有属性信息， 面
对象 和体 对象 的 平 面元 素 附加 栅 格 影 像 纹 理 ； 合 对 组 象是 由多个元 对 象 构 成 ， 个 组 合对 象 又 可 以构 成新 多 的组 合对 象 。单 元 实 体 可 由单 一 的元 对 象 描 述 ， 可 还 由多个 元 对象 的组 合 成组 合 对 象 来 表 达 ， 元 对 象 根 单 据社会 逻 辑语 义 属 性合 并 为地 理 实 体 ， 个 地 理 实体 一 有 多个 单 元实 体组 点探 讨 了 面 向 对 象 的 三 维 空 间数 据模 型 的描 述 方 法 、 织体 系、 储 方 法 及 其 模 型 库 、 理 组 存 纹
库的构建方 法， 并在 三维城市供 水管 网模型建模 中进行 了应 用。
关键词 ： 理 实体 ； 地 逻辑语 义； 三维城市供水管 网
真的材质 、 纹理特征及其他相关的纹理信息 。精确 、 海
第 ４期
谷胜涛等 ．面向实体的三维空间数据模型组 织方 法及 应用
３ １
量、 高分 辨率 影像 纹 理 库 的 构建 是 建 立 真 实 感 三 维景
定 粒度 的 点 、 、 对 象 ， 过 Ｏ ａｌ 据 库 调 用 其 线 体 通 ｒｃｅ数 模 型 和纹 理 库 。
３ｅ ， ３ ｅ）【 ∈Ｒ Ｒ为实数 集 ，＝１２ ３ …ｉ ， ｄ，…，ｄｉ ｉ ， ｉ ， ，， ｝ ３ｅ 是具有完整空 间特征 和逻辑语义的地理实体 ， ｄ Ａ 为地理实体 的类 型 ， ｘ是空 间操作集 合 ， Ａ是属性 集 合， 仅是逻辑语义约束集合。
辑关系的空间对象 ， 而将其空间 、 从 属性 特性与对象 间的逻辑语义 有机结 合起来 ， 数据 能更好地 模拟 使 现实世界及其 联系 ， 进而 为提供 三维空 间信息 决策
２ １ 年 ８月 ０１ 第 ４期 文章编号 ：６ ２ ８ ６ （０ １ ０ — ９ ０ １７ — ２ ２ ２ １ ） ４ ２ — ３
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Ａｕ ２ １ ｇ． ０１ Ｎｏ ４ ．
Ｕｒ ａ ｅ ｔｃ ｎｃ ｌＩ ｖ ｓｉａ ｉｎ＆ Ｓ ｒ ｅ ｉ ｇ ｂ ｎ Ｇ ｏ ｅ ｈ ｉａ ｎ ｅ ｔ ｔ ｇ ｏ ｕ ｖｙｎ
｛ ｆ Ａ｝
模， 提高了模型构建的工作效率 。
息
三维点（ｏｎ） 三 维线０ｎ） 三维面（ ｒ ｃ） 三维体（ｏ ｙ ｐｉ ｔ ｉｅ ｓｆ ｅ ｕａ ｂｄ）
图 １ 面 向 实 体 的 三 维 数 据 模 型 的 元 对象
３ 面 向实 体 三 维 空 间数 据 模 型 的 组 织
有两种方法 ： 一种是使用数据库提供 的空间数据管理 的选件 （ Ｏａｌ Ｓ ａａ） 另一种是 依靠用户定义 的 如 ｒ ｅ ｐ ｔ１ ， ｃ ｉ 空间数据结构 ， 利用 二进制字段保存 大的数 据块 （ 如
面向实体的三维数据模 型不仅包含几何 特征模
型， 还具有体 、 面对象所包含相片质感的表面描述如逼
收稿 日期 ：０ １－ ２ ２ ２ １－－ － ３ － ０
作者简介 ： 谷胜涛 （９ ２ ） 男 ， １８ 一 ， 硕士研究生 ， 事 ＧＩ 从 Ｓ理论和应用方面的研究 。
基金项 目： 广西科学研究与技术开发计 划项 目（ 桂科能 ０ ９ ０ ０ １１ １０ １ — ｊ 广西高校优秀人才资助计划 （ ９２３— 、 ００８ ２ ； ０ 桂教人 ［０ ９ ６ 号 ） ２０ ］２ 广西 区２ １ 年研 究生科研创新项 目（０ ００ ９ ０ １ Ｍ ７ ００ ２ １１ ５６ ８ ８ ０ ）
地 理空 间 中所涉 及 的大 量相 同地 物 和 纹 理 特征 ， 以 可
Ｌ Ｌ Ｌ … ， ， ｝元 对 象 的空 间构 成 是节 点 、 Ⅲ，ｉ ｉ ， Ｌ … ，
直 接调 用数 据库 中 的模 型 和 纹理 ， 免 了模 型 重 复建 避
边、 平面等元素或它们的组合 ， Ｍ ． ＝｛ Ｐ ，Ｌ ， 即 Ｏ Ｇ ｛｝｛｝
客 体及 其组 织关 系而 进 行 抽 象 的实 体 ， 现 实 三 维 世 是 界 中具 有完 整 空 间属 性 特 征 和 逻 辑语 义 的空 问 对 象 。
其 逻辑 语义 与 人 的认 知 观 念 及社 会 属 性 相 匹 配 ， 间 空
２ 面 向实体的三维空 间数据模型 的描述
在现实世界中 ， 三维 地 理 空 间信 息 是 对地 理 空 间 上 连 续 分 布 ， 义 上 相 互 关 联 的 地 理 实 体 的具 体 描 语 述 和 表 达 。 面 向实 体 的三 维 数 据 模 型 则 是 运 用 面 向
息 的查 询 管 理 、 间 分 析 、 策 分 析 与 应 用 提 供 了有 空 决 效 的数 据 组 织管 理 方 法 。
空问上的任意点 ，＝｛ 一 Ｐ 一 Ｐ ｝ ｓ Ｐ ， ， 作为研究对象
的三 维地理 空 间 。
定义 ２ 地理 实 体 是 指 为 方便 真 实 表 达 地 理 空 间 ：
度上 简 化 了 数 据 存 储 和 组 织 的 复 杂 程 度 ， 人 为 地 却
割 断 了这 些个 体 之 间 的 逻辑 联 系 。 造 成 数 据 模 型 与
客 观世 界 认 知 不 能 形 成 良好 的逻 辑 映射 ， 以表 达 难
［ ｘＹｚ ，ａ，２… ， ］ （ ，，） （１ａ， ａ）
要 ： 维 空 间 数 据 模 型 是 对 现 实世 界 模 型 化 的基 础 ， 空 间数 据 组 织 的 概 念 和 方 法 ， 映 了现 实世 界 空 间 实体 及 三 是 反
实体 间的关 系。传统 的三维数据模 型大 多从 几何 特征表达的 角度 出发 ， 裂 了空间对象个体之 间的逻辑联 系， 割 不能完 整表达地理 实体 。本 文将地理 实体抽 象为能独立反 映完整空间和逻辑 关 系的 空间对 象， 出了面向 实体 的三维空 间 提
Ｐ ＝ ［ ｘ，。 ｊ ， ａ，２ …， ］ Ｉ ∈ Ｒ为 ｉ ｛ （ｉ ， ） （ ．ａ ， ａ） Ｒ， Ｙｚ ｉ
实数集 ， １２ … ， ， ， ｉ｝
Ｓ Ｐ 一， ． Ｐ ｝ ＝｛ Ｐ － ，
复杂 的地 理 对 象 整 体 特 征 ， 难 以实 现 较 深 层 次 的 更
管理 方式 大体 可 分 为 两种 ： 成存 储 方 式 和 完 全 的数 集 据 库 管理 方式 。其 中主要 运 用 的完全 数据 库 管理 方式
地理空间三维数据模 型构建时 ， 调用公共模 型进行简 单的缩放或移动建模 ， 从而减少重复工作 ， 提高几何特
征建 模 的效率 。
４ ２ 纹理 库 ．
｛ＬｄＰ ， ， ｉ ， ， 。 ’ ｝ 平 面 元 素 Ａ＝｛Ａｄ ｉ，Ⅲ Ｐｄ Ｐｄ … Ｐ『 … ， ２ ３ １ ｎ ，