地形的三维动态显示技术.pdfVIP

第八章 地形的三维动态显示技术 §8.1 概述 §8.1 .1 地形三维动态显示与虚拟现实 虚拟现实技术具有两个基本特性，即交互和身临其 境。就虚拟现实的虚拟地形环境而言，其虚拟效果是否逼 真，取决于人的感官对此环境的主观感觉,而人的信息感知 约有80%是通过眼睛获取的，所以，视觉感知的质量在用 户对环境的主管感知中占有最重要的地位。换句话说，一 个虚拟地形环境的好坏取决于其视景系统的好坏。 因而，三维地形的实时动态显示做为三维视景仿真和 虚拟现实的基础和重要组成部分是产生”现实”感觉的首要 条件，舍此便无“现实”而言。因为虚拟地形环境面临的是 巨量的地形数据和地面特征数据，利用这些地理空间数据 建立一个逼真、实时、可交互的地形环境并实现具体应用 是一个复杂的工作，所以三维地形的实时动态显示成了虚 拟现实的一项关键技术。 §8.1 .2 三维地形的实时动态显示是建立 虚拟地形环境的关键 对于动态图形效果而言，每帧图形的生成时间局限于 30—50毫秒；而对于交互延迟，除包括交互输入及处理时 间外，图形生成速度亦是重要因素。 而地形是自然界最复杂的景物，对它的实时动态显示对 计算机硬、软件提出了更高的要求。其原因在于： 1、地貌是一种相当复杂的几何体； 2、地貌模型的数据量庞大； 3、目前没有一种既保持地形逼真性，又保证生成速度快 的适于地景生成的最优算法。 故三维地形的实时动态显示成了建立虚拟地形环境的关 键技术。 §8.1.3 三维地形实时显示研究的国内外发展现状 §8.1.4 三维地形实时动态显示技术的研究意义 §8.1.5 本章主要研究内容 1、自然界三地形三维实时动态显示的空间建模技术和数据 组织方法； 2、利用卫星遥感图像，实现基于遥感影像的地形动态显示 3、对利用OpenGL实现三维地形实时显示中的关键技术进 行分析； 4、用OpenGL软件配3D加速卡，开发一套在微机平台下的地 形实时交互系统； §8.2 地形实时动态显示的三维建模技术 §8.2.1 建模的基本过程 实时动态虚拟地景有以下几个特征： （1）实时动态性。 （2 ）视域聚焦性。 （3 ）三维交互性。 （4 ）数据多层性，也称 LOD。 （Levels of Detail）多层次细节特性 基于以上四个特征，动态地景建模基本过程如图8-1所 示。 §8.2.1 DEM的两种表示方法（GRID、 TIN ） 及其比较 [一] DEM规则三角网GRID DEM的最常见形式是高程矩阵或称为规则形格网 GRID，它可以由对不规则或规则的空间数据点进行插值获 得。它用一系列等间距地形的高程值表示，代表一方形格 网地形，格网交叉点高程值就是对应地面某点的高程 X Y 图8-2 GRID数据基本格式 [二]DEM不规则三角网TIN 不 规 则 三 角 网 TIN （Triangulated Irregular Networks ）是DEM的另一表现形式，TIN是一个使用一 系列连续相邻的不规则三角形组成的地面模型,X坐标和Y 坐标间距不定。 Y X 图8-3 TIN数据基本格式 TIN与GRID数据相比，二者各有优缺点。 尽管GRID模型在GIS等领域有着广泛应用，但缺 点是：1、在平坦地区出现大量的数据冗余；2、网格大 小固定，不能适应不同的地形条件。这两个缺点在地表 起伏不大的地区尤为突出。 与之相反，TIN模型能较好地顾及地貌特征，允许 在地形复杂的地区收集较多信息，而在简单地区收集少 量信息，其数据冗余少，简化数据可能带来的失真也较 小，但TIN计算麻烦，不便计