中文摘要：

本申请针对海平面上升影响范围分析与模拟这一国际前沿的学术热点问题，旨在建立基于球面四元三角网（Quaternary Triangle Mesh，QTM）的海平面上升影响范围评估模型，主要研究基于QTM的海平面上升影响范围分析与模拟方法及其关键技术问题，包括能够处理带空洞复杂目标的拓扑关系描述和计算、连通性分析、LOD剖分、球面水淹分析、基于QTM的不同精度多源DEM数据组织方法和分析精度的相关性评定，以.Net和Direct3D为开发工具，应用全球尺度和区域尺度不同精度的多分辨率高程及影像数据，设计开发相应的实验系统。本研究成果有望突破传统基于平面数据模型的思想，形成一套基于QTM的海平面上升影响范围分析与模拟的相关理论、方法与关键算法，为全球及区域海平面上升影响防灾减灾决策提供有效支撑，同时推动球面数据模型和球面格网拓扑分析的理论成果在全球变化预测相关应用领域的研究进展。

结论摘要：

面向海平面上升影响范围分析与模拟这一国际前沿的学术热点问题，研究了基于球面四元三角网（Quaternary Triangle Mesh，QTM）的关键技术问题，包括球面复杂拓扑关系计算、球面LOD剖分、大范围有源淹没分析、基于QTM的多分辨率DEM数据组织等，并设计研发了基于QTM的海平面上升淹没与分析系统，主要研究成果如下 1、针对球面四元三角网的剖分层次受计算机硬件水平限制的问题，提出了基于球面四元三角网的多分辨率LOD(Level of Details)剖分方法，解决了QTM格网随视点移动难以自适应剖分的问题。 2、针对全球DEM数据多分辨率、大数据量的特点，本文在对QTM格网层次剖分的基础上，提出基于QTM的全球DEM数据组织方法，有效地提高了全球DEM数据的组织访问效率，为实现基于QTM的全球地形可视化模型提供了基础。 3、针对已有球面四元三角网拓扑关系计算方法不能处理带空洞复杂目标的情况，提出了一种面向球面QTM的复杂拓扑关系计算方法，利用公共三角格网来计算球面四元三角网复杂拓扑关系，解决了准确带空洞复杂目标的拓扑关系难以准确判断的问题。 4、面对海平面上升后沿海区域大范围淹没模拟的应用需求，提出了一种基于球面QTM 的大范围有源淹没算法，实现了在已知海平面上升高度的情况下，海平面上升后研究区域的淹没动态模拟。 5、为验证对本研究提出的算法和模型的有效性，采用C/S的系统架构，以Microsoft Visual Studio 2010为开发平台，采用C#3.0开发语言和Microsoft DirectX 9（March 2009） 三维图形开发包从底层设计开发了海平面上升后淹没范围动态模拟系统，并以天津市滨海新区为实验案例，利用全球GTOPO30地形数据进行实验，实现了大范围三维场景的渲染和展示。该研究成果可为海平面上升后沿海区域的淹没灾害预警提供有效的支持，并推动了球面数据模型和球面格网拓扑分析的理论成果在全球变化预测相关领域的应用进展。