三維地形建模與渲染的研究和實(shí)現(xiàn).pdf

1、三維可視化技術(shù)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域中一個(gè)重要的研究方向,已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于虛擬現(xiàn)實(shí)、動(dòng)畫(huà)、電影、游戲、工業(yè)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域中,但是與地理信息系統(tǒng)相關(guān)的應(yīng)用卻比較少。近些年來(lái),地理信息系統(tǒng)(GIS)領(lǐng)域受到了越來(lái)越多的關(guān)注,DEM作為地形模擬的重要表達(dá)方式已經(jīng)成為國(guó)家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的基本內(nèi)容之一,研究如何利用DEM來(lái)模擬地形是一個(gè)非常重要的課題。地形實(shí)時(shí)渲染是三維地形可視化技術(shù)中非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),由于現(xiàn)在的地形規(guī)模越來(lái)越大,地形精度也越來(lái)越高,

2、傳統(tǒng)的靜態(tài)渲染算法不足以滿足具有海量數(shù)據(jù)的地形實(shí)時(shí)渲染的需要。
　　本文對(duì) DEM表面建模進(jìn)行了研究,對(duì)基于 TIN表面建模方法和基于 Grid表面建模方法兩種常見(jiàn)的 DEM表面建模方法進(jìn)行了分析和比較,采取了基于Grid表面建模方法構(gòu)建三維網(wǎng)格地形。本文對(duì)常用的動(dòng)態(tài)LOD地形算法進(jìn)行了分析,傳統(tǒng)的四叉樹(shù)連續(xù)LOD地形算法基于視相關(guān)原理,根據(jù)視點(diǎn)與地形節(jié)點(diǎn)之間的距離地變化來(lái)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地生成不同精度的地形網(wǎng)格,相較于靜態(tài)地形算法而言,

3、該類型算法可以有效地減少計(jì)算機(jī)每幀所需要渲染的三角形數(shù)量,提高渲染效率。但傳統(tǒng)的基于四叉樹(shù)LOD實(shí)時(shí)渲染算法有兩個(gè)缺點(diǎn):其一是容易產(chǎn)生地形T形裂縫,傳統(tǒng)的消除地形T形裂縫是采用添加邊或者刪減邊的方式,上述兩種方式都有著其局限性,添加邊的方式會(huì)增加渲染邊的數(shù)量;刪減邊的方式只適用于相鄰節(jié)點(diǎn)細(xì)節(jié)層次相差為1的情況。其二是該算法采用基于世界坐標(biāo)的方式來(lái)完成剔除操作,雖然該方法簡(jiǎn)單直觀,但是該方法在判斷節(jié)點(diǎn)是否在視截體內(nèi)時(shí)需要進(jìn)行大量的計(jì)算,不

4、利于提高地形渲染效率。
　　本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于對(duì)傳統(tǒng)的基于四叉樹(shù)LOD實(shí)時(shí)渲染算法所存在的兩個(gè)缺點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)。針對(duì)該算法的第一個(gè)缺點(diǎn),本文采用將添加邊和刪減邊兩種方法動(dòng)態(tài)結(jié)合起來(lái)的方式消除地形T形裂縫,該方法既可以適用于相鄰節(jié)點(diǎn)間的細(xì)節(jié)層次度相差為任何數(shù)目的情況,又可以很好地提高渲染效率。針對(duì)該算法第二個(gè)缺點(diǎn),本文采用了基于投影坐標(biāo)系的方式來(lái)選擇需要渲染的節(jié)點(diǎn),該方法只需要判斷每個(gè)節(jié)點(diǎn)的投影坐標(biāo)是否在(-1,1)這個(gè)范圍內(nèi),不需要在世