地上下一体化三维动态广义表空间索引方法

现有R树系列索引能较好解决地上建筑等离散空间目标索引问题，但地下地质体形态各异、相互交错，其几何形态具有明显的非均质与非参数化特征，使得R树索引在连续非均质地下地质空间出现空间划分低效、节点重叠率高、重复计算量大，无法有效解决复杂地下地质空间三维场景数据的索引问题。如何创建适应大规模地上下三维空间数据高效调度管理且形式统一的三维空间索引，已经成为3DGIS亟待解决的核心关键技术问题之一。为此课题将提出广义表空间索引方法。它是树型索引的超集，在地上部分能较好地兼容R树，在地下部分可进行形式统一的扩展。该方法采用三维带权网格划分技术，将三维网格索引线性化成定长广义表，将网格内R*树泛化成子表索引，结合三维空间聚类、扫描排序、快速凸包算法，将LOD、拓扑关系融入空间索引结构，动态构建顾及LOD含拓扑关系的多级广义表空间索引，为大规模地上下三维复杂场景的调度管理提供高效的三维空间索引方法。

现有R树系列索引能较好解决地上建筑等离散空间目标索引问题，但地下地质体形态各异、相互交错，其几何形态具有明显的非均质与非参数化特征，使得R树索引在连续非均质地下地质空间出现空间划分低效、节点重叠率高、重复计算量大，无法有效解决复杂地下地质空间三维场景数据的索引问题。为了创建适应大规模地上下三维空间数据高效调度管理且形式统一的三维空间索引，项目组通过研究提出了支持地上下一体化的动态广义表空间索引方法。该索引结构是树型索引的超集，在地上部分较好地兼容R树，在地下部分进行了形式统一的扩展。该索引方法采用三维带权网格划分技术，将三维网格索引线性化成定长广义表，将网格内R*树泛化成子表索引，结合三维空间聚类、扫描排序、快速凸包算法，将LOD、拓扑关系融入空间索引结构，动态构建了顾及LOD含拓扑关系的多级广义表空间索引，为大规模地上下三维复杂场景的调度管理提供了高效的三维空间索引方法。.此外，项目组还对三维地质空间认知与动态建模方面进行了研究，提出了多维地质体动态建模体系结构；对并行时空索引进行了研究探索，提出了基于间隔关系算子的并行时空索引方法，为后续的多维地质时空中的高效并行时空索引研究奠定了基础。基于项目研究成果，研究开发了X-Lists的空间索引组件，集成到商业软件QuantyView中，成功应用于中石化胜利油田数字盆地勘探模型开发、中核集团数字铀矿、三维城市地质调查等多个实际项目的大规模地质空间数据管理，证明了项目研究成果的正确性、有效性和实用性。.项目在研期间，项目负责人在University of Twente的ITC学院从事时空数据处理方面的博士后研究工作，开展国际学术交流，发表相关文章2篇，参加国际学术会议1次，邀请国外专家来校讲座1次。以项目组成员为依托，2014年成功申办、召开香山科学会议1次。在项目期间，共发表相关期刊论文4篇，其中二区SCI论文1篇；获得国家授权发明专利4项；培养硕士研究生6名，毕业3名；获得2013年度湖北省技术发明一等奖1项。