基于GIS模型的计算机图形处理技术研究

张小红,汪 静

（江西工程学院电子商务学院,江西 新余 338000）

一、引言

计算机图形处理技术是伴随着计算机发展而出现的新技术。它的出现和应用，不仅大大便利人们的日常生活与工作，同时也彰显出强大生命力与广阔发展前景。日常生活与工作中，我们通过应用CAD、3D、Photoshop等图形处理软件，能设计出令人满意的图形[1]。然而，随着人们生活质量提升以及对图形处理技术要求提高，传统技术在图形处理能力强度及处理识别度等方面显示不足，甚至难以有效满足人们需要。为弥补这种不足，本文设计以GIS模型为基础的计算机图形处理技术，通过对GIS创新设计，将GIS空间数据模型引入计算机图形处理系统，让传统平面图形处理转化为空间立体的GIS图形处理[2]。这样既能弥补平面图形处理的不足，还能增加图形处理技术的魅力，使其更好满足人们日常生活与工作需要。

二、基于GIS模型的计算机图形处理技术的组成

现有计算机图形处理技术往往依靠计算机内部的制图软件。虽然这种制图软件在图形处理中能发挥积极作用，但也存在一定局限性。例如，某些电脑不适合安装图形处理软件，或者使用者没有掌握图形处理软件应用技巧[3]。GIS又称为地理信息系统，它是能提供存储、显示、分析地理数据功能的软件，具有空间数据获取、存储、显示、编辑、处理、分析、输出和应用等功能[4]。为弥补传统计算机图形处理技术的不足，本文设计以GIS模型为基础的计算机图形系统，其主要构成包括硬件处理系统和软件处理系统（见图1）。硬件系统能帮助建立空间坐标的定位联系，满足计算机使用者在任何地方进行图形处理需要。软件系统则是图形处理的关键组成部分，不仅可以将每个图形划分为一维、二维及三维图形，而且还能对图形分类，有利于顺利完成图形处理任务。

图1 基于GIS模型的计算机图形处理系统组成图

（一）硬件处理系统

硬件处理系统使用空间立体模型，建立起计算机架构、系统和功能三者之间联系。其本质是增加计算机主机存储量，确保计算机程序流畅运行，并辅助软件系统处理图形[5]，确保计算机图形处理任务得以顺利完成。

（二）软件处理系统

软件处理系统是基于GIS模型的计算机图形处理系统的核心组成部分。其主要作用是通过GIS模型处理一维、二维、三维图形。系统根据图形空间系数大小区分图形分类，依次进行填色、切割、恢复、设计、操作等[6]。并设置图形自动播放，更好满足人们使用图形的需要，也为人们生活与工作带来便利。

三、基于GIS模型的计算机图形处理技术的计算方法

基于GIS模型的图形处理技术在具体应用中，其图形处理数据已达TB级别，它每秒处理的图形数据已达到海量化。它能将虚拟的图形数据输入软件系统，并采用虚拟计算方法，将其分割成多次或一次计算，不仅计算结果准确，而且计算工作效率高[7]。传统图形计算则采用测量计算方法，通过测量获取数据并进行手动计算，计算结果不一定准确，工作效率相对较低（见表1）。总之，基于GIS模型的图形处理技术的计算流程简单，能显著提高工作效率并确保计算结果准确，也有利于使用者高效获取网络资源，并便利图形处理和图形使用各环节。

表1 虚拟计算和测量计算对比表

（一）一维图形计算方法

GIS模型用于一维图形计算，主要取决于“分块数据加法”。

主要计算公式为：

式中：

A代表一维图形计算结果；

a代表点的系数，表示从第一个点到第n个点的和；

b代表线的系数，表示从第一条线到第n条线的和。

将点的和与线的和相加，得到一维图形处理计算结果。

通过该公式，我们能计算一维图形中的点、线是否布置合理。如果A＞3.14n，则点线布置不合理，需重新设计。如果0＜A＜3.14n，则点线布置合理，不需进行处理。

（二）二维图形计算方法

GIS模型用于二维图形计算，主要取决于“分步数据加法”。

主要计算公式为：

式中：

B代表二维图形计算结果；

c表示面的系数；

m表示一组空间面；

n表示非数据的空间面。

将一组空间面和非数据空间面求和，得出二维空间图形处理计算结果。

通过该公式，我们能计算二维图形中的“面图形”在图形设计中是否布局合理。如果B＞3.14n+3.14m，则图形不适合该二维空间，需重新设置图形的面系数。如果0＜B＜3.14n+3.14m，则图形适合该二维空间，不需进行处理。

（三）三维图形计算方法

GIS模型用于三维图形计算，主要取决于“立体数据加法”。

主要计算公式为：

式中：

C代表三维图形计算结果；

X表示有序数列对，对X系数求和；

Y表示有序数列对，对Y系数求和；

每个三维图形数据操作序列为(XY)，且每对有序操作序列中的系数 i≥1，要求 i＝1，2，3，…，n-1，n。

将X和Y总的系数进行第二次求和，得出三维空间图形处理计算结果。

通过该公式，我们能得出三维空间中“有序数对”的计算结果。如果C＞(3.14X+3.14Y)/3，则三维图形结构布置不合理，容易导致三维空间混乱。如果0＜C＜(3.14X+3.14Y)/3，则图形空间结构稳定，不需进行处理。

四、基于GIS模型的计算机图形处理技术的应用分析

为验证基于GIS模型的计算机图形处理技术的应用效果，将其与传统的计算机图形处理技术进行比较，观察试验结果并进行对比分析。

（一）二维和三维图形处理程度上都能达到85%以上，明显高于传统计算

使用相同的图形数据，分别采用基于GIS模型计算和传统计算两种不同方法进行一维、二维和三维图形处理，对比分析两种不同方法的计算结果以及处理图形准确度[8]。由表2可以得知，在使用相同图形数据的前提下，基于GIS模型采用虚拟计算方法，传统计算采用手动测量方法。结果表明，基于GIS模型的计算结果准确，且一维、二维和三维图形处理结果的精准度都在85%以上，明显高于传统计算。

表2 实验数据对比结果

（二）图形处理能力强度及图形处理识别度远高于传统技术

使用相同的图形，分别采用基于GIS模型处理技术和传统处理技术进行处理，然后对比分析图形处理能力强度及图形处理识别度。由图2可以得知，横坐标代表图形处理能力强度，纵坐标代表图形处理识别度，与传统处理技术相比，基于GIS模型的图形处理能力强度及图形处理识别度远高于传统技术。

五、结束语

基于GIS模型的计算机图形处理技术不仅能提高图形处理能力，同时还能方便人们日常生活与工作。为此，有必要加强基于GIS模型的计算机图形处理技术学习，掌握其计算方法和应用流程，将其巧妙用于图形处理实践当中，最终有效提高该技术的应用效果，使之更好服务于人们的日常生活与工作。

图2 图形分类对比结果