基于地理信息系统的虚拟战场态势显示

以分布交互仿真中的虚拟战场态势显示为需求背景，基于地理信息系统(GIS)的理论和相应的软件工具，在虚拟战场态势显示中引入GIS技术，实现了基于GIS的虚拟战场态势二维与三维、静态与动态的显示，以及战场数据的添加与查询，计算机生成兵力的初始化及实时驱动、飞机地形高程匹配飞行的三维仿真。开发了一个具有统一集成环境、二维与三维态势显示相对应等特点的原型系统。 并介绍了其组成、功能和特点。     

实时仿真中二维实体表达技术

实时仿真中,二维实体表达的效率是影响系统实时性的重要因素,提高二维实体表达效率的关键技术是透明位图显示,通过DirectDraw、GDI 和GDI显示透明位图技术的分析及对比实验,提出了利用GDI光栅操作技术实现二维实体实时表达的优选方案。最后,给出了实时仿真中实体作战威力、毁伤程度、攻击、探测和干扰等行为、状态的动态表达效果。     

虚拟城市场景建模方法与技术研究

虚拟城市场景建模是虚拟城市设计的重要内容，它包括地形地物建模，纹理映射以及视觉效果处理等内容。地形建模需要进行模型分解，求解法向量和定义颜色；地物建模需要进行二维三角网剖分，不透明和透明单面构造。纹理映射技术将像片纹理和地形地物融合，用来增强地形地物的显示效果。视觉效果处理主要采用消隐处理，光照显示，浓淡处理与透视显示等技术。层次细节纹理技术可以改进虚拟城市复杂场景绘制速度，但在可视化表现时必须使表现信息量和可视速度之间有一个折中，最好的办法是采用多级LOD，在不同的可视化阶段采用不同的LOD。     

计算机辅助几何设计中的剖分匹配FBM算法

针对航海动态仿真系统的设计，制造与模拟，在针对分形布朗运动（FBM）进行理论研究的基础上，提出一种具有二维、三维造型功能的交互式CAGD（计算机辅助几何设计）算法，即对不同格式的剖分，实时地生成各种不同的FBM或类FBM曲线、曲面、此算法成苗运用在地形、地貌的模拟上。     

基于M进制小波的视点相关多分辨率地形模型的简化

在地形可视化领域，DEM和正射影像是主要的数据来源，它们都可看作是表示地形信息的二维信号。多进制小波是直接对标准二进制小波的综合，广泛应用于信号处理和影像压缩处理等领域。本文首先论述了多进制小波分析的原理，提出了在不同的视线高度下，利用不同进制的小波对DEM和影像实时压缩，构建与视点相关的动态多分辨率地形模型。结果表明，该算法具有压缩比高，压缩速度快，保真性好等优点，并且解决了不同尺度地形子块间的“裂缝”问题，满足了大规模DEM和影像实时无缝漫游的要求。     

基于HLA的作战仿真二维态势设计与实现

介绍了HLA的基本概念、组成和功能,采用面向对象技术和模块化设计思想,给出了基于HLA的作战仿真系统中二维态势显示分系统的设计方案,构建了二维态势的通用框架,分析并解决了实现中的显示、坐标转换、地图漫游等技术难点,把聚合-解聚技术用于解决不同分辨率显示,具有较好的通用性和可重用性。     

基于多分辨率遮挡剔除的复杂地形绘制框架的研究

基于复杂地形实时绘制的特性,分析了地形多分辨率建模与遮挡剔除技术结合的必要性,提出了一种将地形多分辨率建模与基于最小二次方平面的地形遮挡剔除相结合的地形绘制框架及其设计原则.基于该框架的地形绘制算法除了能有效减少送入绘制管道的多边形数量之外,还充分考虑了算法性能的最优化及地形的动态扩展.实验表明了基于多分辨率遮挡剔除的地形绘制框架的可行性和有效性.     

虚拟仿真中二维圆形区域与三维实体的融合显示

针对虚拟仿真应用程序开发中的二维圆形区域与三维实体模型的融合显示问题，提出了一种简便的解决方案，即用聚光光源产生的光斑来模拟二维圆形区域在三维目标模型上的影印效果。文中阐述了方法的应用背景，实现的具体算法，描述了在Vega开发环境下实现此方案的详细步骤和具体方法。用此方法实现二维圆形区域与三维实体的融合显示不仅具有实现方便、效果自然的特点，而且算法简单，实现速度快，可以满足虚拟仿真的实时性要求。     

浦东交警GIS演示系统—可视化GIS的一个研究实例

提出浦东交警GIS系统的结构框架,并为探讨技术上的可行性而开发了一系统演示版。系统展现在用户面前的是二维平面地图、影像图及三维主干道模拟场景图相结合的图文并茂的可视化地理信息系统。系统的新颖之处在于把二维和三维图形有机的结合起来,并在二维地图中引入了影像图,使用户能通过Internet管理交通设施,并能浏览道路及各种交通设施的三维模拟图。     

二维浅水波方程的非结构网格TVD型有限体积法

考虑二维浅水波方程及其离散方法,对非结构三角形网格给出了TVD型有限体积法.在离散单元对物理量作单调线性重构函数,通过选择不同的数值流函数,构造了两种复合型有限体积格式;时间离散采用二阶Runge-Kutta方法.对二维溃坝问题及非平底部溃坝问题进行数值模拟,结果表明,两种方法精度高且稳定,可以处理具有任意水下地形的二维浅水波问题.     

混合多分辨率地形与空间矢量数据的可视化研究

能同时处理矢量和地形数据的混合地理信息系统逐渐成为研究的热点,其中待解决的难点是如何将复杂矢量数据实时渲染到多分辨率地形格网.结合实时优化自适应网格(Real-Time Optimally Adapting Meshes,ROAM)地形简化算法,给出了关键数据结构及相关算法来实时显示多分辨率三维地形和2D空间矢量数据,并对算法性能做出分析并给出结论.     

一种基于数字地球的运动模型与地形匹配方法

三维模型与地形的匹配问题涉及到模型控制矩阵与模型与地形接触点高程值的计算。其中接触点高程值的计算问题与地形渲染采取的数据组织和绘制算法密切相关,采用规则网格构建地形的数字高程模型,在此基础上提出了弱网格实现数据结构的地形匹配算法。首先为三维模型在三维GIS视景中建立了数学控制匹配模型,然后基于规则网格像素坐标系计算模型与地形接触点的高程值。方法不考虑规则网格的具体绘制实现技术,在采用规则网格的地形下具有较强的适用性。     

一种基于卫星照片的大地形仿真方法

提出了一种大地形制作方法,该方法采用多边形网格剖分算法由高程数据生成地形轮廓模型,以卫星照片作为贴图生成地形纹理,采用LOD技术提高地形显示速度。给出了卫星照片获取、卫星照片与地形轮廓匹配、贴图精度控制等关键技术的实现算法。结合某导弹飞行仿真项目,制作了某地区一万平方公里区域的大地形场景,仿真效果良好,验证了制作方法的有效性。     

STK三维场景构建及优化方法研究

针对STK(Satellite Tool Kit)软件在军事任务可视化仿真领域中的广泛应用,为充分挖掘其显示潜能,重点解决了影响其三维场景构建的瓶颈问题,即三维场景数据格式的转换和数据的获取优化。在分析构建STK三维场景所需要素及其作用的基础上,分别对地形、地表纹理、三维模型和GIS等四类数据格式进行分析,并利用多种辅助软件,系统地提出了由较通用格式数据向STK所支持格式数据的转换方法,以及在对各类原始数据的获取和转换过程中出现的问题进行处理的优化方法。最后通过实例验证表明该数据格式转换方法和数据优化方法行之有效,三维场景显示效果逼真。     

一种快速生成预定地形高程数据的方法

针对分形、Perlin噪声不能精确生成预定地形高程数据的问题,先使用分形和高度面结合的生成方法在一定程度上控制生成地形的形状,接着利用一种基于二维高斯分布曲面的变形方法对地形进行变形,然后建立变形的目标函数和搜索空间,用四又分割树来减少搜索空间,并利用模拟退火法搜索出满意解来实现对预定地形高程的生成.最后提出一种基于顶点影响力分层的算法改进搜索效率,仿真实验表明,该方法快速有效的生成了预定地形.     

三维地形数据的简化和空间分析的研究

全球地形场景的建模是一个极富有挑战性的课题。地形动态简化是构建三维地形场景和虚拟现实的重要内容,基于视相关的地形裁剪技术是动态简化庞大地形数据的重要方法。本文根据地球椭球的特性,提出了在当前LOD层次下,实时裁剪视景体中的地形数据的算法。精确拾取地形点的三维大地坐标是进行正确的三维空间分析和查询操作的基础,也是3DGIS研究中的一个难点;而可视性分析是三维空间分析的重要研究内容。本文给出了这些的问题的算法。实验证明,这些算法具有较好的实用性。     

基于XVL技术的海底地形生成方法

XVL技术提供了大压缩比的不规则表面高精度简化和快速渲染的方法,可提高基于Web环境三维仿真的实时性。文中描述了在下一代三维引航系统中构建XVL格式的三维海底地形的方法,对于移动式、低带宽条件下的高逼真度三维仿真系统的实时性有重要的意义。经过水深数据提取、三角网构建和Lattice表面拟合等步骤后,生成的紧凑的、包含丰富细节的Lattice表面,能够大幅度地减少网络数据的传输量和提高客户端的渲染速度。采用从二维电子海图中提取海底地形数据的方法,充分地利用了珍贵的现有权威性资源,是一种快速构建海底地形的有效方法。本文还详细介绍了在VRML文件中扩展XVL标识,存储和表示海底地形数据的方法。     

基于VRML的交互式三维地形生成技术的研究

讨论了交互式生成3D地形的应用背景和必需解决的技术问题。着重分析了地形数据点的三维拾取,实现了在三维场景中通过鼠标点击修改地形高程值。以此为基础,设计并实现了一个基于VRML的交互式三维地形生成系统。用户可以在缺少实测数据的情况下,根据系统提供的各种交互工具快速方便地生成与自己观察或印象相符的三维地形。在房地产广告、军用沙盘、旅游景点展示、工程招投标等方面有广泛的应用价值。     

一个三维地形仿真系统的设计与实现

介绍了自主设计开发的大规模三维地形仿真系统，该系统采用C／S结构，在数据分块的基础上，通过合理的数据调度策略及有效的数据结构，使得数据以“流”的方式进行处理和显示。系统计算量小，内存消耗低，支持海量数据的无缝漫游，同时支持多用户并发控制及多窗口显示。     

机场三维态势呈现中IMMKF平滑ADS-B数据

针对基于广播式自动相关监视(automatic dependent surveillance-broadcast, ADS-B)数据进行机场三维态势呈现的应用,研究了在态势显示的第一步,ADS-B数据精度不高、不平滑问题,预处理后数据可以用于后续插值生成高帧率的航迹数据。交互式多模型卡尔曼滤波(interacting multiple model Kalman filter, IMMKF)算法可以较好地解决机场场面运动目标ADS-B轨迹数据的实时平滑问题。首先,根据飞机的真实运动情况建立了飞机的匀加速运动、匀速转弯运动及匀速运动模型,然后利用卡尔曼滤波Singer模型与IMM相结合的IMMKF算法对场面飞机的ADS-B轨迹进行了跟踪滤波,达到目标轨迹光滑的效果。实验结果表明,与多种经典的滤波方法相比, IMMKF方法在保证了光滑性的情况下跟踪失败概率低,可实时计算,精度能满足要求。