组件式GIS在海岸动力数值模拟前处理中的应用
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摘要
目前在海岸动力数值模拟研究领域，数值模拟计算和数值模拟后处理方面都有大量的研究成果，而数值模拟前处理方面却还停留在依靠人工方法读取纸质地图数据的阶段，因而基于组件式地理信息系统技术来研究和实现一个前处理应用系统，满足海岸工程专业的实际需要是非常必要的。
基于组件式GIS的前处理应用系统的研究工作包括对于前处理过程的相关处理方法的研究以及系统的设计与实现。本文首先介绍了组件式地理信息系统的原理和特点；接着重点讨论了前处理过程中各种关键的技术，包括地图数字化技术、数字地图数据读取方法、计算网格生成技术、插值方法的选取、地形可视化技术以及计算结果修正方法等；最后本文提出了前处理系统的设计框架，并结合一个海岸动力数值模拟的研究实例，讨论了前处理系统的具体应用。
In the research of numerical modeling on Coastal Engineering, there have been a lot of research works in numerical computation and post-processing presentation on numerical modeling. However, in data preparation for numerical modeling, the works to be done remain manual. Thus, it's important and helpful to work out a solution in data preparation for numerical modeling based on ComGIS.
There are a few steps in data preparation for numerical modeling based on ComGIS in this paper, such as the detailed analysis on the related methods and application software implementation. Firstly, the theory and characteristic of ComGIS is studied. Secondly, the key techniques, such as map digitalization, AutoCAD DXF file conversion, computational gridding, methods for interpolation, the 3D terrain visualization, and the results correction, are introduced. And lastly, a framework on numerical modeling is implemented and applied in a practical research work on Coastal Engineering.
基于组件式GIS的前处理应用系统的研究工作包括对于前处理过程的相关处理方法的研究以及系统的设计与实现。本文首先介绍了组件式地理信息系统的原理和特点；接着重点讨论了前处理过程中各种关键的技术，包括地图数字化技术、数字地图数据读取方法、计算网格生成技术、插值方法的选取、地形可视化技术以及计算结果修正方法等；最后本文提出了前处理系统的设计框架，并结合一个海岸动力数值模拟的研究实例，讨论了前处理系统的具体应用。
In the research of numerical modeling on Coastal Engineering, there have been a lot of research works in numerical computation and post-processing presentation on numerical modeling. However, in data preparation for numerical modeling, the works to be done remain manual. Thus, it's important and helpful to work out a solution in data preparation for numerical modeling based on ComGIS.
There are a few steps in data preparation for numerical modeling based on ComGIS in this paper, such as the detailed analysis on the related methods and application software implementation. Firstly, the theory and characteristic of ComGIS is studied. Secondly, the key techniques, such as map digitalization, AutoCAD DXF file conversion, computational gridding, methods for interpolation, the 3D terrain visualization, and the results correction, are introduced. And lastly, a framework on numerical modeling is implemented and applied in a practical research work on Coastal Engineering.
引文
[1] 潘少华，海岸动力学，河海大学交通与海洋工程学院，1996年3月
[2] 叶清华，组件式海岸工程数学模型集成系统的开发与应用，南京水利科学研究院硕士学位论文，2001．7
[3] 周华君，河流海岸工程水动力数值模拟的基本过程，重庆建筑大学学报Vol.23 No.5，2001．10
[4] 沙树名，GIS和可视化技术在海岸工程研究中的应用，河海大学硕士论文，2002.3
[5] 陆建宇，泥沙数学模型成果可视化研究，河海大学硕士论文，2002.3
[6] 汪筱妍，地理信息系统在波浪传播变形中的应用，河海大学硕士论文，2002．3
[7] 张超、陈丙咸、邬伦，地理信息系统，高等教育出版社，1995
[8] 陈述彭、鲁学军、周成虎，地理信息系统导论，科学出版社，1999
[9] 钟耳顺，GIS技术开发、应用与产品化，1998年地理信息系统年会论文集，1998
[10] 刘光，地理信息系统—组件开发篇，中国电力出版社，2003
[11] ESRI, MapObjects2.0 Online Help,1998
[12] 刘坤良、朱莉、梁俊，基于等高线的三维地形造型和可视化技术研究，现代计算机No.173，2003．10
[13] 冯玉才、刘宏，关于地图图像的半自动拼接技术研究，华中理工大学学报Vol.24No.12，1996．12
[14] 华慧、童小华，数字化地图的自动接边及其精度，同济大学学报Vol.28 No.1，2000.2
[15] 吴信才、郑贵洲，基于MAPGIS的地图数字化与地图接边，测绘学院学报Vol.18 No.4，2001.12
[16] 翟翊、郭万岭、翟辉琴，大比例尺数字地形图的数据质量控制，测绘学院学报Vol.17 No.1，2000.3
[17] 陈清明，地理信息系统数据采集中的坐标变换模型应用，中国土地科学Vol.13 No.6，1999.11
[18] 张世强、邹松兵、刘勇，基于MapObjects的GIS应用开发浅析，遥感技术与应用Vol.15 No.3，2000.9
[19] 罗云启、罗毅，数字化地理信息系统MapInfo应用大全，北京希望电子出版社，2001．9
[20] 赵广信、常跃广，地形图数字化坐标变换数学模型分析，测绘通报No.11，1998.11
[21] 杨德麟，大比例尺数字测图的原理方法与应用，清华大学出版社，1998.2
[22] 郭禄光、樊功瑜，最小二乘法与测量平差，同济大学出版社，1985.7
[23] http://www.autodesk.com/techpubs/autocad/dxf/
[24] AutoDesk, AutoCAD 2004 DXF Reference, 2003
[25] 李于剑，Visual C++实践与提高—图形图像篇，中国铁道出版社，2001
[26] Wang,J.Detal, Transport prediction in partially stratified tidal water, Journal of Hydraulic Engineering ASCE,Vol. 116 No.3, 1988
[27] 周华君，河流海岸工程水动力数值模拟的基本过程，重庆建筑大学学报Vol.23 No.5，2001.10
[28] 易善桢，李崎,3D-GIS数据表示和空间插值方法研究，中国图象图形学报，1998．8
[29] 吴沛林、盛立芳，基于GIS的计算网格和地面信息数据自动生成技术，华东师范大学学报(自然科学版)No.4，2000.12
[30] 唐泽圣，三维数据场可视化，清华大学出版社，1999年12月
[31] Shepard D, A Two Dimensional Interpolation Function for Irregularly Spaced Data, Proceedings of 23rd National Conference, 1968
[32] Gordon WJ、Wixom JA, Shepard's Method of 'Methic Interpolation' to Bivariate and Multivartiate Interpolation, Mathemations Of Computation.32(141), 1978
[33] Franke R、Nielson G, Smooth Interpolation of Large Sets of Scattered Data, International journal for Numerical Methods in Engineering, 1980.15
[34] Klucewicz I M, A Piecewise C~1 Interpolant to Arbitrarily Spaced Data, Computer Graphics and Image Processing, 1978.8
[35] David F. Rogers, Procedural Elements for Computer Graphics(2E), The McGraw-Hill Companies, 1998
[36] 黄燕，三维地形地貌的可视化研究，北京工业大学硕士论文，2002．5
[37] 殷畅，GIS中的地形三维可视化，中国人民解放军信息工程大学测绘学院硕士论文，2001．4
[38] 王永明，地形可视化，中国图象图形学报．Vol.5 (A)，No.6，2000.6
[39] 廖朵朵、张华军，OpenGL三维图形程序设计，星球地图出版社，1996．3
[40] Richard S.Wright、Jr.Michael Sweet，OpenGL超级宝典，人民邮电出版社，2001
[41] 吕志慧，地理信息三维可视化系统应用研究，郑州大学硕士论文，2002．4
[42] Dale.Rogerson, OpenGL Ⅰ:Quick Start, MSDN Library Technical Articles, 1994.12
[43] 王义刚等，石浦港口门炸礁工程对石浦港泥沙回淤影响研究，河海大学海岸及海洋工程研究所，2003年12月
[2] 叶清华，组件式海岸工程数学模型集成系统的开发与应用，南京水利科学研究院硕士学位论文，2001．7
[3] 周华君，河流海岸工程水动力数值模拟的基本过程，重庆建筑大学学报Vol.23 No.5，2001．10
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[5] 陆建宇，泥沙数学模型成果可视化研究，河海大学硕士论文，2002.3
[6] 汪筱妍，地理信息系统在波浪传播变形中的应用，河海大学硕士论文，2002．3
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[16] 翟翊、郭万岭、翟辉琴，大比例尺数字地形图的数据质量控制，测绘学院学报Vol.17 No.1，2000.3
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[18] 张世强、邹松兵、刘勇，基于MapObjects的GIS应用开发浅析，遥感技术与应用Vol.15 No.3，2000.9
[19] 罗云启、罗毅，数字化地理信息系统MapInfo应用大全，北京希望电子出版社，2001．9
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[24] AutoDesk, AutoCAD 2004 DXF Reference, 2003
[25] 李于剑，Visual C++实践与提高—图形图像篇，中国铁道出版社，2001
[26] Wang,J.Detal, Transport prediction in partially stratified tidal water, Journal of Hydraulic Engineering ASCE,Vol. 116 No.3, 1988
[27] 周华君，河流海岸工程水动力数值模拟的基本过程，重庆建筑大学学报Vol.23 No.5，2001.10
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[29] 吴沛林、盛立芳，基于GIS的计算网格和地面信息数据自动生成技术，华东师范大学学报(自然科学版)No.4，2000.12
[30] 唐泽圣，三维数据场可视化，清华大学出版社，1999年12月
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[32] Gordon WJ、Wixom JA, Shepard's Method of 'Methic Interpolation' to Bivariate and Multivartiate Interpolation, Mathemations Of Computation.32(141), 1978
[33] Franke R、Nielson G, Smooth Interpolation of Large Sets of Scattered Data, International journal for Numerical Methods in Engineering, 1980.15
[34] Klucewicz I M, A Piecewise C~1 Interpolant to Arbitrarily Spaced Data, Computer Graphics and Image Processing, 1978.8
[35] David F. Rogers, Procedural Elements for Computer Graphics(2E), The McGraw-Hill Companies, 1998
[36] 黄燕，三维地形地貌的可视化研究，北京工业大学硕士论文，2002．5
[37] 殷畅，GIS中的地形三维可视化，中国人民解放军信息工程大学测绘学院硕士论文，2001．4
[38] 王永明，地形可视化，中国图象图形学报．Vol.5 (A)，No.6，2000.6
[39] 廖朵朵、张华军，OpenGL三维图形程序设计，星球地图出版社，1996．3
[40] Richard S.Wright、Jr.Michael Sweet，OpenGL超级宝典，人民邮电出版社，2001
[41] 吕志慧，地理信息三维可视化系统应用研究，郑州大学硕士论文，2002．4
[42] Dale.Rogerson, OpenGL Ⅰ:Quick Start, MSDN Library Technical Articles, 1994.12
[43] 王义刚等，石浦港口门炸礁工程对石浦港泥沙回淤影响研究，河海大学海岸及海洋工程研究所，2003年12月
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