长白山火山区三维可视化模型生成过程探究.pdfVIP

第二届北京地理信息系统((jIs)技术研讨会会议文集测绘应用篇 长白山火山区三维可视化模型生成过程研究 张学霞薄立群华仁葵中国科学院长春地理所遥感中心 』州趑时挺出 随着信息世纪一21世纪的到来，以数字化、网络化、多维化为总特征的信息科学技术，越来 越成为推动社会发展的强大动力。而信息社会却存在着令人奇怪的现象，一方面大量信息堆积如ln， 另一方面人们能利用的信息却极其有限。例如人们对各种遥感信息的利用率仅为5％，如何充分、高效 的利用海量信息成为信息时代的焦点问题。而地理信息系统(GIS)恰好具有综合管理、充分利用、 动态更新海量地理信息的功能，因此F一世纪GIS必将飞速发展。 从本质上讲．GIS处理的足±i地球有关的空间数据，即三维(3D)连续分布的空间数据。但是到 目前为止，其应用还仅限于处理地球表面的2D数据，即往往是把3D空问数据投影到地表，以2D或2．5D rS远远不能满足处理海量信息的需要，因此如何将地物真 系统的形式来处理。传统2维或25维的G 正3D可视化一直是GIS的一个重l}研究领域。 三维可视化是完善地理信息系统空间分析处理能力、拓展信息表现形式的一项新技术。GIS中的 三维可视化显示过程郎图形图像的生成过程。目前，国Pq#l-在GIS软件三维可视化方面出现了两个重 要发展情况：～是在Pc机上实现3D模晕化和可视化；二是虚拟现实建模语言(VR札)发展迅速，可 通过因特网虚拟现实。， 本文以长自山火山区为例， 辛要讨论GIS的三维可视化模型生成过程。该研究对地理信息 I』视化和动态模拟技求有着重要静乍用。 2三维可视化模型建立过程 长自山p(白头山火山是一座活火山，区内自然地理环境复杂多样，火山锥口多，历史上又有大的 火山喷发。但日前火山监测预测、开估I‘作基本处于无管理，光组织，无设防的状况。因此很有必要 加强对火山区的火山喷发、预报机埋的研究。长}f山火山区三维可视化模型是火山预测模型的初步模 拟。模型建立后，通过实骑得到估汁参数，便呵进行研究区火山喷发过程模拟，达到预演、再现火山 喷发真宴场景的目的，从而有利于灾区空间投资配置、灾期评估、灾后评估、灾后救援等工作的开展。 三维可视化模型可将地下不同深度的地球物理数据、岩石地质数据和地面地形、地貌、水文数据 及空中不同高度的气候数据等三维1言息输入，配台地表经纬度坐标．真实模拟地物所处的地理环境， 达到虚拟现实的目的。它是自然场景真空环境的再现．主要用于合成任意视角的图像。包括遥感影像 3D可视化、地理单要素图像3D可砚化等内容。本文主要以遥感影像3D可视化为研究视角，探讨3D 可视化模犁的建立方法。遥感影像j维可视化首先要求建屯研究区的数字地面模型，然后经过影像覆 盖(imagedraping)获得。 2 1区内数字地面模型(DTM)的生成过程 数字地面模型(DTM)是描远地面特征的空问分布的有序数值阵列，是带有空间位置特征和地 彤属性特征的数字描述，是建立不同层次的资源与环境信息系统不可缺少的组成部分。DIM可通过 获取的地形等高线及地袭属性多边形等信息，采用适当的等高线内插拟合方法，生成真实描述地表实 际特征的数字高程模型(DEM)，并用栅格他技术建立相应的描述区域地表类型的属性栅格，经过透 视投影变换和属性叠加后建立，用以再现区域的三维地形形态。基于数字地形模型的兰维地理信息系 统可以提供许三维空间中处理分析地理数据发其属性的直规手段，建立其上的地理要素三维叠加可为 我们获得丰富表现力三维地图。 长自山火山区的{i程从400米到2749．2米变化，地形高差变化较大，因此DTM较明显，研究意 义也较大。 2．1．1矢量化平台选取 根据目的确定研究M域范围．逸取适乍}j比例尺的地形图。我们选用长白山区1；200000的地形图。 经栅格扫描(取空间分辨率为200dpi即可)，做扫描线P醴踪处理。由于地形阁上等高线不是根清楚， 注释、标记特别多，又有交通线、颤喧b刚等线性干扰因素．需要人工干预才能识别。要想追踪出比较 理想的图，只能采用人工导向自动识剐跟踪矢量化(交互式矢量化)，即沿着栅格数据线的中央跟踪， 将其转化为矢摄数据线．进入到矢量化跟踪状态后，移动光标选择需要跟踪矢量化的线，屏幕上即显 示追踪的踪迹。许多Gls软件均具有矢量化功能，如MAPGIS、CITYSTAR、TITAN等。经过分析、 对比，选用中地公司的MAPGIS的誊f能