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栅格数据因具有丰富的数据源和适合地学模拟的特点，在地学各领域应用越来越广泛。栅格数据地学聚类模式发现是栅格数据地学分析的重要内容，但目前单纯依赖定量算法的聚类模式发现存在着分析者无法介入分析过程，算法发现的聚类模式与实际类别差别较大等缺陷。地学可视化分析强调将可视化融入分析过程中，可以解决单纯依赖定量算法存在的问题。但由于栅格数据的数据量通常很大，如果依照常规的可视化方法将每个像素作为可视化单元在属性空间进行可视化，存在着大量遮挡，掩盖掉了数据中本来包含的聚类模式。
本研究主要针对这一问题，以地学聚类模式发现为主要目标，在现有方法基础上，结合计算机图形领域的成果，提出了基于体绘制的栅格数据地学可视化分析方案。方案用密度信息代替原始像素信息，采用体绘制方法对密度信息进行表达从而实现大数据量栅格数据在属性空间的可视化，解决遮挡问题；在体绘制基础上，结合平行坐标法对属性空间进行细节可视化，形成对体绘制方法的补充，并将属性空间可视化和地理空间可视化进行连接，形成交互可视化接口，实现基于体绘制的多层次栅格数据地学可视化分析。本研究基于上述思想，还开发了相应的原型系统。
方案和原型系统被应用于模拟数据集、真实地形数据集两个应用案例中。在模拟数据集的应用案例中，对基于散点图的可视化、定量聚类算法和本文提出的方案进行了对比，结果表明，本研究提出的方案与散点图相比有效解决了遮挡问题，从而能将模拟数据中的多个预设聚类模式显示出来，和定量聚类算法相比能支持发现定量聚类算法难以提取的聚类。真实地形数据集的应用案例则表明，本研究所提出的方案可以支持对栅格形式地形数据集的多层次可视化探查，辅助发现定量聚类算法难以提取的、低频出现的地形部位，从而验证了方案与原型系统的有效性。
本文的研究结果表明，基于体绘制的多层次栅格数据地学可视化分析方案可以较好地解决栅格数据大数据量所带来的遮挡问题，使得分析者通过交互可视化接口融入自己的地学知识和可视化分析能力，人机交互地完成栅格数据地学聚类分析。