面向地学过程的计算可视化研究.pdf

龚建华，林珲，张健挺. 面向地学过程的计算可视化研究-以洪水演进模拟为例. 地理学报（增刊）, 2002（57）：037-043 面向地学过程的计算可视化研究? -以洪水演进模拟为例 龚建华 1 林珲 2 张健挺 3 (1. 中国科学院地理科学与资源研究所，北京，100101； 2. 香港中文大学地球信息科学联合实验室，香港； 3. School of Computer Science, The University of Oklahoma, USA) 摘要：本文对包含过程事件的地理系统进行了分析，区分并定义了地理系统动态变化中的两类对象：基座 对象和事件对象，并对两类对象的特征，进行了讨论。依据两类对象的划分，探讨了基座对象数据模型和 事件对象数据模型的特征，并从人与模型计算、人与三维图形图象的实时互动要求，提出建立视景数据模 型的必要性，并说明对象数据模型和视景数据模型的相互关系。在此基础上，对计算可视化环境系统进行 了框架设计，并应用 Visual C++和 OpenGL，自行开发了一个原型系统 GeoVision,，以洪水演进模型的计算 与可视化为案例，进行了初步试验。 关 键 词：计算可视化；地理信息系统；地学过程；洪水模拟；引导计算；实时互动 1 引言 传统地理信息系统（GIS）是以图层为核心设计、以数据为驱动的信息系统，面向的是 静态、二维的地学问题[1]，在处理以地学过程为引导的时空四维地学问题时有很大的局限性 [2~5]。而在另一方面，科学计算可视化，可以处理三维以上的地学过程模型计算及其计算过 程或结果的可视化[6]，但弱于对多源空间数据库的综合管理和分析。所以，GIS 和科学计算 可视化总是与地学过程模型集成起来用于处理以多维、动态为特征的地学问题[7,8]。在 GIS、 科学计算可视化和地学过程模型三者集成的方式上，从系统设计和使用看，一般可分为三类 模式：松散的，紧密的和一体化的[8,9]。松散集成模式，表示 GIS、计算可视化功能和过程 模型计算功能（以下简称三者）是分开、独立的，在形式上可表现为三个独立的运行系统， 系统之间通过数据文件作为中间连接的桥梁；紧密集成模式，是三者集合成一个运行环境， 它们之间的数据交换与联系是在计算机内存中自动完成的，但三者的数据模型和功能系统分 别保持相对的独立；一体化集成模式，表示三者在数据模型和功能关系上在系统设计时是整 体考虑的，三者达到完全的融合。在实际中，大量的研究采用松散的和紧密结合的集成模式， 并且常着眼于某一应用领域，如滑坡、火灾、洪水、或水土侵蚀等。而对于一体化的集成模 式，在对象和数据构模上，缺少面向一般地学过程问题的、系统性的理论和方法研究。本文 试着从地学过程事件出发，研究地学动态系统中的对象分类和相应的对象数据模型，并在此 基础上，讨论计算可视化环境系统框架设计、原型系统开发与应用试验。 *基金项目：[Foundation Item: 中国科学院创新项目(KZCXZ-308) [ Foundation Item: Innovative Project of Chinese Academy of Sciences No. KZCXZ-308] 作者简介：龚建华（1965-），男，博士。从事地理信息系统、地学可视化和虚拟现实研究。E-mail: gongjh@, jianhuagong@, Homepage: （注：龚博士现在中科院遥感所工作）。