Utilizing a Discrete Global Grid System for Handling Point Clouds with Varying Locations, Times, and Levels of Detail

Discrete global grid systems (DGGSs) have emerged in recent years as a new specification for working with global heterogeneous data sets in a Digital Earth framework. Point clouds originating from different sources usually have varying initial characteristics. This research aims to analyze to what extent a DGGS can be used to handle point clouds having varying coordinate systems, acquired at different levels of detail (densities), and at different times in the creation of a global map of point clouds. DGGSs, which are currently limited to a 2D (surface) space, are extended into 3D and 4D spaces to fully harness the multidimensional nature of point clouds. A continuous spatial indexing strategy, based on a space-filling curve, is then developed on an ellipsoidal model of the Earth and used to efficiently cluster and retrieve DGGS-based point clouds stored in a database. Finally, the queried points are visualized in a Web browser. The hierarchical, multi-resolution nature of a DGGS is exploited to achieve a variable-scale smooth-zoom visualization. The challenges and opportunities of point cloud integration in a DGGS are presented.

RÉSUMÉ:

Les systèmes de grilles globales discrètes (discrete global grid systems—DGGS) ont récemment fait leur apparition comme nouvel outil technique appliqué au traitement d'ensembles de données mondiales hétérogènes dans le cadre d'un modèle de planète virtuelle. Des nuages de points provenant de différentes sources ont habituellement des caractéristiques initiales variables. Les auteurs ont pour but d'analyser dans quelle mesure un DGGS peut être utilisé pour traiter des nuages de points dont les systèmes de coordonnées varient et qui se présentent selon différents niveaux de détail (densités) et à différentes étapes de la création d'une carte globale de nuages de points. Ils déploient la représentation spatiale des DGGS, actuellement limitée à deux dimensions (surface), sur trois et quatre dimensions pour bien saisir le caractère multidimensionnel des nuages de points. Une stratégie d'indexation spatiale continue, reposant sur une courbe de remplissage spatial, est ensuite élaborée sur un modèle ellipsoïdal de la Terre et utilisée pour procéder de manière efficace à l'agglomération et à la consultation des nuages de points, issus du DGGS, stockés dans une base de données. Pour finir, les points consultés sont visualisés à l'aide d'un navigateur Web. Les auteurs exploitent les propriétés du DGGS—hiérarchisation et multirésolution—afin d'obtenir une visualisation zoom lisse à diverses échelles. Ils recensent les difficultés que suppose l'intégration des nuages de points dans un DGGS et les possibilités qu'elle offre.