基于非关系型数据库的地形管理及可视化研究

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大范围三维地形场景实时可视化及漫游是许多军事和民用应用中十分重要的组成部分。随着地形数据获取途径越来越广泛,获取技术越来越成熟,地形数据库的数量和种类都在飞速增长,海量复杂的三维地形数据和有限的硬件条件之间的矛盾成为了三维场景实时可视化的瓶颈问题,要兼顾良好的视觉效果与高渲染效率就必须合理组织并有效管理这些数据,所以基于数据库的地形数据管理是保证实时调度的基础。现有的地形数据库多为关系型数据库,但随着地形数据种类和数量的剧增,面向结构化数据存储的传统关系型数据库已经无法满足海量半结构化、非结构化地形数据快速存储调用的需求。本文在深入研究大地形数据的处理和组织相关策略的基础上,针对地形数据的管理调度,设计并实现了一种基于MongoDB的三层索引存储调度方法,相较于基于关系型数据库的管理方法,该方法在地形数据的存储查询性能上有很大的提升。最后,本文结合该管理模式设计并实现了基于二三维联动的无人机自动巡航可视化系统。本文主要工作和创新点:  1、本文对各种地形数据格式进行了深入研究,从解决海量地形数据和有限内存之间的矛盾这一角度出发,系统深入地研究了对不同地形数据处理组织策略,对相关策略进行改进,提出如构建自适应金字塔等改进措施,并设计完成相关实验,验证了策略的有效性。  2、在深入研究层次化细节相关原理的基础上,设计并实现了一种基于改进的四叉树模型和分块编码技术的地形数据调度方法,通过地形数据在内存外存之间的动态调度,保证了三维场景实时漫游的流畅性和可视化效果。  3、深入研究了关系型和非关系型数据库的区别,针对地形数据的存储查询,设计完成一系列对比实验,证明了MongoDB在管理地形数据时的可行性与优势。本文针对地形数据管理提出一种基于MongoDB的三层索引存储调度方法,该方法将栅格金字塔索引,地形分块编码索引以及MongoDB自身管理机制中的索引相结合,组成了用于地形数据管理的三层索引。  4、设计并实现基于二三维联动的无人机自动巡航可视化系统。基于相关建模技术创建包括城市、山地、海岸线、机场等不同地貌的大规模三维场景,对文中所研究方法系统进行测试。  5、基于Visual Studio2010设计并完成了地形数据存储管理与可视化处理软件,在软件中集成了上述对于地形大数据的处理、存储、访问及可视化相关功能。
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