题目：基于三维地质模型的虚拟地球系统的设计与实现

随着人们对全球性思维的逐渐重视，“全球一体化”这一研究进程取得了快速的发展并取得巨大突破，特别是凭借计算机技术的强大支持，全球数字信息得以充分整合和利用。虚拟地球将地理和空间信息数字化，凭借三维可视化技术将地球数字信息呈现给人们。虚拟地球的快速发展已使其成为浏览空间数据的有效工具，但目前很少有针对三维地质数据的虚拟地球。为了在更大的尺度范围下对地质数据进行浏览、管理和研究，本文提出构建一个可以浏览地质数据的虚拟地球系统。

三维地质数据通常具有数据规模庞大、类型多样、管理困难等特点，为了实现使用虚拟地球浏览大规模不同类型的复杂三维地质数据，本文提出设计一种新型空间数据模型并利用其对三维地质数据进行管理。该空间数据模型将八叉树模型与R树索引结构相结合并同时满足虚拟地球多分辨率显示的需求。八叉树模型将大规模数据按照级别划分，然后在此基础上对数据单元建立R树索引，便于进行查询、删除或更加复杂的几何计算。考虑到数据规模和计算量较大，提出利用Hadoop分布式系统进行数据计算并采用分布式文件系统作为存储管理工具。分布式系统的并行计算能力可以提高处理大规模地质数据的效率并为计算结果提供存储空间。

虚拟地球显示平台使用osgEarth作为基础架构，它是一种基于OSG的实时地形加载模型和渲染工具。osgEarth将处理后的地质数据按照地理坐标加载到正确的位置，并提供透明显示地下场景、放大缩小、光照变换等功能。

最后本文利用实验对比了不同规模的数据在Hadoop分布式系统下的计算效率，验证了新型空间数据模型的合理性，虚拟地球可视化也达到了预期的效果。