【摘 要】
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近年来全球自然灾害频发,世界各国对于防灾减灾工作愈发重视。利用测绘和地理信息方法辅助应急救援,是加强应急测绘服务能力的有效手段。其中,自然灾害的地图表达作为应急救援体系中的重要组成部分,能够通过电子地图直观地呈现自然灾害信息,为防灾减灾应用提供了空间参考,奠定了可视化表达基础。随着信息通信技术（ICT,Information and Communications Technology）的发展,地图
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近年来全球自然灾害频发,世界各国对于防灾减灾工作愈发重视。利用测绘和地理信息方法辅助应急救援,是加强应急测绘服务能力的有效手段。其中,自然灾害的地图表达作为应急救援体系中的重要组成部分,能够通过电子地图直观地呈现自然灾害信息,为防灾减灾应用提供了空间参考,奠定了可视化表达基础。随着信息通信技术（ICT,Information and Communications Technology）的发展,地图在ICT的推动下突破了二维、纸质的限制,实现了数字空间中的三维及多维表达,开启了众多新兴的可视化方式;自然灾害地图符号也由二维、静态的抽象表达,向三维、动态的形象化表达的方向演进。然而,目前对于自然灾害地图符号表达的研究依然停留在二维、静态的层面,缺乏对于自然灾害现象本体三维符号化表达的研究。并且,由于自然灾害现象存在形状不规则且动态变化的特点,仅仅通过传统的几何建模方法很难对其进行有效地表达,需要引入新的符号建模手段。针对现有研究在自然灾害三维地图符号表达方面的不足,本文借鉴了三维游戏引擎中对自然现象的表达手段,选择引入粒子系统技术实现自然灾害三维地图符号的建模,提出了一种基于粒子系统的三维动态自然灾害符号表示方法。论文首先研究了基于粒子系统的自然灾害符号建模原理,阐述了粒子系统的基本思想,着重讨论了粒子系统参数模型的通用结构和模型构建原理,探索了粒子系统模型渲染所需的公告牌（Billboard）图形学算法,并且根据自然灾害的可视化表达特点,对粒子系统在自然灾害符号模型构建中的常见表达模式进行了分类,为自然灾害地图符号模型的构建奠定了理论基础。接着,论文探索了基于粒子系统的自然灾害符号设计方法,梳理了三维地图符号的静态、动态、交互视觉变量,和粒子系统的整体与个体可视化表达参数,归纳了视觉变量与粒子系统可视化参数之间的映射关系,并以此为基础探索了视觉变量在自然灾害地图符号设计中的应用,从视觉变量理论的层面支撑了本文提出的符号表示方法。最后,本文梳理了网络环境下实现粒子系统所需的Web GL、Web动画等相关技术,基于three.js三维可视化框架设计并实现了本文提出的符号表示方法的原型系统,并利用原型系统对该方法进行了应用验证。
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