南京大学城市与资源学系 透视立体图的自动绘制.pptVIP

透视立体图的自动绘制 南京大学城市与资源学系 陈 刚 2003.04 1 透视立体地图的概念 透视立体地图是表示制图物体三维空间分布特征的一种专题地图。它在对原等高线地形图数字化的基础上，可从不同的透视角度（0°-90°）和方位（0°-360°）上获得同一地区无数个不同的三维透视立体图，方法简便，图形新颖，地形特征明显、突出，但量算精度较差。 三维透视图不仅可以表示地形要素，现在更已广泛地运用于各种专题地图。它以平面表示地理现象的地域位置，而以立体的柱形、网格或趋势而等形式表示专题要素，如人口、环境、社会经济要素等的分布特征。 它是用透视变换的方法使得地图获得立体效果，因此，在制作这种地图时，首先必须确定采用何种透视变换方法，进而选择视点位置。 2 透视立体地图制作方法概述 表现立体模型的技术思路：先采用透视原理进行坐标变换，然后再连续绘制模型断面的轮廓线，从而构成立体图。 主要的透视成图法（从三维空间到二维空间的变换）：平行透视法、成角透视法、倾斜透视法。 成角透视法：又称为二点透视法，绘制的图形具有两个消失点，图形各个面与视平线不平行，而且成一定角度，垂直线始终与水平面保持垂直，但有长短变化，具有较强的立体感，更接近于人眼对实际物体的观察效果。 构成一块状地域立体图的基本方式有: (1) 用一组相邻的有序横剖面线组成图形；(2)用一组相邻的有序纵剖面线组成图形； (3)用相邻的纵横两组剖面线重叠组成渔网状图形； 隐藏线的处理是立体图绘制中较为困难的部分，其算法设计的优劣尤为重要。 3.2.1 平面格网的透视变换 设PQ为水平基线，将矩形制图区域ABCD的一角放置在PQ的任意一点上，使其两边与PQ形成α角和β角；E点为视点，它的高度为PH。 通过H做平行PQ的视平线，它的高度与视点E相同； 从E做平行于AB、AD的平行线，并得到各自与视平线的交点R和L，即右消失点和左消失点； 连接LA、RA，连接ED、EB和LA、RA相交，得到各自的交点D’、B’，AD’ 、 AB’就是AD、AB的透视； 同样，连接LB’、RD ’得到交点C，AB’C’D’即为地形原图ABCD的成角透视。 若自A以适当的高度向下做垂线AA’，连接LA’、RA’，由B’、D’向下做垂线和LA’ 、 RA’相交，便成为地形原图ABCD的透视图块。 * * 透视立体图的自动绘制 数字地面模型课程 资料来源：胡有元、黄杏元，计算机地图制图，北京：测绘出版社，1987 1 透视立体地图的概念 透视(Perspective)：把现实生活中的物体或其他景物的形象，准确地从平面的纸上或其他物体上反映出来，并使这些画面具有空间的立体感觉。这种近大远小、近宽远窄的现象，称为透视现象。 视点、视线和视域：视点是指绘画者自身的眼睛位置。视点的高低、远近及左右的变化，都会直接影响物体的透视。视线是指视点和被观察物体所连接的各条直线，只能直射不能转弯，一旦碰到不透明的物体时，就不能看到物体另一面的情况。视域是指绘画者向前观看（头不能转动）时眼睛所看到的范围。这个范围是由视点射出去的无数条视线所形成的一个不被人们所看到的圆锥体。站得越高，望得越远，圆锥体的底也就越大。这个圆锥体底的范围就称为视域，或叫视圈、视野。视角约在60°的视域范围内，所见到的物体形象是清晰的，而其周围的物像是模糊的。在绘画中常把60°视角所形成的视域，称为正常视域。 1 透视立体地图的概念 地平线和视平线：人们站在广阔的平原上向远方望时，所看到的远方天地交界处有一条横的直线，这就是地平线。在海边向大海远望时，所看到的天水交界处的一条水平线，和地平线是同一回事。绘画者的眼睛正视前方的画面，并以眼睛的高度在画面上作一条水平线，这条线就称为视平线。正视前方时，视平线和地平线是重合的。当绘画者仰视时，地平线就在视平线的下方，当俯视时地平线则在视平线上方（见图9）。 原线、变线、灭点：画中的景物都是千变万化的线段组成的。这许多的线段归纳起来，分属原线和变线两类。凡与画面平行的直线都称原线。原线与地面之间的直线有垂直线、水平线和倾斜线三种。这三种线段的透视方向和分段比例，始终保持原状不发生任何变化。如果原线的透视方向是水平的，在画中仍然是水平的，垂直的在画中仍然是垂直的，倾斜的在画中仍然是倾斜的，同时连倾斜的度数也保持不变。（见图10） 物观察物体时的出发点，叫做视点。当视点平行于被观察物时，形成的透视角度叫做平视视角。当视点低于被观察物体时，形成的透视角度叫做仰视视角。当视点高于被观察物体时，形成的透视角度叫做俯视视角。 1、平行透视：也称一点透视，指的是一个立方体的一个面平行于画面，立方体的另一组水平线垂直于画面，纵深线又同时聚集于一个消失点，此消失点正是视中线与视平线的交点； 2、成角透视：成角透视也