三维地形可视化及其实时显示方法

描述了三维地形可视化的概念及数字地面模型的表示方法，重点介绍了可视化及其实时显示中数据简化方面典型方法：层次细节方法，多分辨率模型方法，并进一步对三维地形的真实性研究作了阐述，最后对这一领域的前景进行了展望。     

地形可视化算法研究

近年来,随着计算机硬件性能的不断提高和相关算法的研究,地形可视化在三维游戏、飞行模拟训练、战场环境仿真、地理信息系统、虚拟现实等领域得到了广泛的应用。本文主要从构建地形网格、简化地形网格、计算对象空间误差和屏幕空间误差、视域剔除的实现等方面对地形可视化算法进行了深入的研究。最后总结并分析了地形可视化算法今后的研究重点。     

与视点相关的多分辨率地表模型简化算法

为了提高交互式显示复杂三维模型的效率,针对规则地表模型提出一种多分辨率简化算法,充分利用帧间相关性加速动态简化过程。算法采用自适应四叉树结构判定地表模型可见性区域,减少绘制过程中处理的数据量。同时根据帧间变化的规律性,按照相邻帧间显示状态发生改变的顶点集合来局部修改需要绘制的三角形链表,并对其进行可见性裁剪,从而快速得到当前帧的简化网格模型。实验结果表明,该算法有效减少了简化计算量,对中等规模地形绘制速度可达到15帧/s,基本能满足交互式漫游的实时性要求。     

数字城市三维模型的可视化技术

城市表面几何对象经过模型化后，都以数字的形式存储在计算机中，只有将其模型进行可视化，才能看到虚拟的城市及模型化后的城市．主要讨论了采用纹理和贴图技术、LOD模型、动态多分辨率的纹理与影像优化技术，以此来提高城市三维模型的表达、可视化效果．     

优化模型可视化识别简单算法

针对优化模型求解方法中遇到的问题,采用层序设计的方法,提出一个简单模型识别算法,用于优化模型的可视化识别,从而改变了求解时不断修改程序或更改数据的程序-数据的传统模式.设计优化模型文本识别算法的根本目的,就是解决信息系统项目中决策模型的嵌入和管理问题.从特点上看,该算法简单、可靠、且容易实现.在实际应用中可方便地将该算法转化为实际的程序模块(如C语言、数据库语言等).同时该算法也可以独立应用于优化模型的计算或相关课程的教学实践中.     

大数据量三维地形实时可视化的扩展算法

针对大数据量三维地形实时可视化问题,本文在传统实时优化自适应网络(real-time optimal adaptive mesh, ROAM)算法的基础上进行扩展,提出了一种视点相关的适合大数据量三维地形实时绘制的简单高效的算法.该算法是通过基于线性四叉树索引的数据管理模式进行管理和组织数据,并根据地形复杂度的不同对高程数据间隔提取然后渲染地形,从而大大降低了大范围三维地形的复杂度和计算量,同时该算法支持拓扑结构和多分辨率,有效地简化了地形模型的绘制,提高了三维地形实时渲染效率.并用微软基础类(Microsoft Foundation Classes, MFC),结合Open Graphics Library (OpenGL)开发了一个程序实例,进一步验证算法的有效性.     

景观可视化的研究进展

可视化技术是20世纪70年代末提出并得到迅速发展的一门新兴技术，发展时间虽短，但引起了国内外学者的广泛关注．国内外景观可视化的发展可分为二维景观可视化和三维景观可视化两个阶段．所取得的研究成果主要有植被景观的三维模型和可视化，主要包括植物个体尺度建模、景观基质尺度建模；景观规划的可视化，主要包括地理信息系统可视化、虚拟现实技术和三维城市模型的可视化．目前存在的主要问题是对景观动态描述数字化技术研究比较薄弱，对虚拟现实技术在环境决策系统等的适合度及有效性研究得较少，对人类感知的理解以及怎样把人的感知用数字化的方法较好的显示出来，在细节水平研究的技巧、应用现代系统方法来发展可视化系统等问题，都是我们今后研究的重点和奋斗的方向．通过景观可视化的研究希望能引起国内更多学者对这一问题的关注，从而促进景观可视化技术的发展．     

网格模型简化算法综述

网格模型的简化是解决复杂三维模型存储、传输和实时绘制的有效性与硬件处理能力的局限性之间矛盾的主要方法.在分析了网格模型简化的主要技术和方法的基础上,以这些方法和技术为线索,对现有模型简化主要算法进行了较为详细的介绍,并分析了各主要算法的特点;最后对模型简化技术的发展趋势进行了展望.     

一种基于XNA的无限大地形生成方法

三维真实感地形是虚拟场景中的基础部分,其绘制的速度与质量是构建三维虚拟场景成败的关键。利用VS 2008和c#语言,以XNA为工具,用中点偏移算法生成的值与高程数据之间建立相应的映射关系,建立标准的地形高程数据组快速生成了三维网格地形。在渲染便的应用到虚拟现实系统中。     

三维地形的可视化研究

根据全球地形高程差资料,运用可视化技术对常用投影天气图底图上的地形信息进行重构,得到了有地形信息的地图投影天气底图;针对三维地形信息重构重,提出了一个三维地形投影算子,设计并实现了算子计算的递归算法,得到真实感三维地形可视化结果。     

大地形三维可视化系统设计与关键技术方案

介绍了在微机上大地形三维仿真系统的设计与实现。大地形三维仿真的主要实现难度在于LOD分块的无缝连接和超大纹理的动态替换。SGI公司在其高档工作站上借助专用硬件解决了以上问题，但这种方法成本太高，通用性不强。对此，在微机上利用软件的方法予以解决。总体性能较好。该系统将可应用在涉及大地形浏览的应用程序（如GIS，VR）中。     

无缝LOD算法在大规模地形绘制中的实现

采用无缝LOD算法,将地形分割成不同分辨率的矩形节点,每个矩形由四个不同分辨率的三角形片和连接三角形的缝合带组成,实现了大规模地形的实时绘制,有效提高了地形绘制质量,绘制速度较传统LOD算法提高了近一倍。     

基于区域性椭球面的三维GIS可视化模型

在椭球面数字地面模型 (DTM)的基础上 ,结合道路设计领域的特点 ,将空间实体划分为独立点状实体、线实体、紧贴于地面的面实体和体实体等类型 ,通过空间现象与椭球面DTM的叠加 ,首次提出了一种直接基于椭球面的三维GIS可视化模型 ,具体实现了道路、河流、湖泊、建筑物等实体模型 ,并进一步探讨了基于椭球面上测地坐标系统的三维可视化方法 ,从而真正实现了在一个统一的真三维坐标系中表达和处理空间现象 .     

基于GIS的三维地形可视化方法的研究

随着GIS应用的不断深入,以二维方式处理三维地形空间数据已不能满足实际应用的需求．用户需要三维可视化、动态交互地分析、处理、显示多种地理相关数据。同时,随着计算机图形技术的发展,三维仿真逐渐完善,三维表示的地形较之平面地图有更多的优越性．体现了地形三维化的趋势。     

基于Kriging插值的3D地形可视化

利用数学模型,可以构造逼真的3D地形,有助于研究地质的内部结构、了解其地质特征,辅助做出正确决策。文章对普通Kriging方法进行了详细介绍,在空间数据场满足给定的统计分布特征的前提下进行插值.,然后采用球状模型辅助函数成功地实现了对3D地形的模拟。     

体可视化MT算法的改进

对传统的体可视化MT算法进行了改进,在一定程度上解决了提取出的等值面中存在大量冗余多边形和提取等值面的过程中计算量过大的问题.实验表明,该算法与传统的MT算法相比,运行速度显著提高,产生的多边形的数量也显著减少.     

基于STL文件的三维模型可视化研究

在快速成型技术中,基于STL文件的数据模型可视化的实现有着非常重要的作用。文章提出了生成可视化的STL三维实体模型的方法,采用Visual C++为编程语言,以OpenGL为图形开发工具,开发出一个基于STL文件的数据模型的可视化系统,该系统为STL文件模型的后续处理提供了有力的支持。     

交互式可视化虚拟施工过程技术研究

提出一种交互式可视化虚拟施工方法,以建筑施工验收规范和土木施工技术为判定,依据建立施工数据库将工程项目建设过程中的外在环境构件、建筑构件等固定对象和搬运、吊装、安装、浇筑等施工过程进行全过程仿真建模,实现交互式施工和操作仿真。并根据施工计划和变动动态优化施工方案,提高施工过程效率,有效减少施工风险、优化施工组织、提高工程质量,为企事业单位降低施工成本和风险。     

给定平面内直线度误差评定及其可视化研究

为实现给定平面内直线度误差评定的可视化,运用最优化理论和几何学原理,对其最小区域算法进行了改进;基于可视化技术,对其两端点连线算法、最小二乘算法和改进的最小区域算法进行了可视化设计;并采用UG/GRIP语言对这3种算法进行了编程;最后,用可视化数字实验验证了改进算法的正确性,实现了计算机辅助平面直线度误差评定的可视化．