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1、2011年第4期奚大平,等:地理要素三维模型的建立及其与地形融合的研究23文章编号:04940911(2011)04002303中图分类号:P28文献标识码:B地理要素三维模型的建立及其与地形融合的研究1,21奚大平,江文萍(1.武汉大学资源与环境科学学院,湖北武汉430079;2.中国地质大学信息工程学院,湖北武汉430074)Researchon3DModelingofGeographicFeaturesandIntegratingwithTerrainModelXIDaping,JIANGWenping摘要:在阐述地理要素三维表达的理论基础上
2、,通过对传统Bertin视觉变量的动态与三维扩展,以传统的地图表现理论为参照,并结合三维环境的特点,系统地分析、探讨地理要素在三维空间中不同比例尺条件下顾及地形的三维符号化表达,分别研究点状、线状和面状地理要素基于地形模型的符号化表达方法。关键词:三维地图;符号化;地形模型;视觉变量如墙砖类型的图片被贴在建筑物上;一、引言5)颜色:三维目标的颜色变化;三维地图是新技术条件下地理要素动态表现6)方向:三维空间内要素的指向,通过绕3个的崭新形式。尽管传统地图要素的表现规则及相基本轴(x,y,z)的旋转来定义;关理论已经相当成熟,但由于表现空间的扩展,表7)形状:一个目标(如球
3、体、立方体等)的外表达手段的增加,传统的表现方法与规则并不完全适形态,通常可由近似形状来表达,如用长方体表达用于三维环境。在此背景下,本文将从地图符号的建筑物,用圆柱体与球体相结合来表达树。角度出发,对中小比例尺条件下地图要素的三维表8)透明度:目标可见性的程度,透明度为对被达方法与相关理论进行研究,同时对各主要地物要遮挡的目标进行浏览提供了一个途径。Bidoshi素三维符号化模型的建立及其与地形模型融合的(2003年)将其引入作为三维地图的图形变量。透途径进行探讨。明度取值范围为0~1,为0的,目标透明不可见;为1时,目标则是可见的实体。二、视觉变量的三维扩展三、点状
4、要素的三维表达方法三维表现技术在地图学中的应用要求我们对传统的Bertin视觉变量重新进行思考。为了将平面地图上的点符号表达是在某精确点处采Bertin的视觉变量用于地图三维可视化,要对其中一用Bertin的7个变量(位置、颜色、形状、纹理、方向、些变量(如位置、值与色调等)进行扩展,其他变量尺寸与亮度)绘制一个符号。与平面地图不同的(如尺寸、纹理、方向与形状等)则相应需要修改。是,每个三维点要素的基础都是地形模型,一般是同时也引入了一个非常重要的,适合于三维地图表按照设计原则由三维视觉变量组合而成,然后在地现的变量,即透明度(transparency)。形模型的某个位置进行显
5、示。1)位置:三维要素的位置,由构成目标的顶点点状要素的三维符号表示有两种方法:坐标(x、y、z)来确定;1)由几何模型及其组合形成的实体表面模型2)尺寸:目标或符号的大小,由其直径、边长或来描述点状目标,如建筑物、教堂、纪念碑、路灯等,面积确定;如图1(a)、图2所示。这样的符号构成了简单几何3)值:三维目标的光亮度与黑暗度;体,其尺寸与形状对于选定的目标类型以及一定的4)纹理:三维符号中一个或所有面的类型,这比例尺范围内是固定的。些类型可以被附加在目标上得到更加逼真的表现,2)在几何模型骨架上叠加纹理来描述点状要收稿日期:20100518作者简介:奚大平(1975
6、),女,内蒙古赤峰人,博士生,讲师,主要研究方向为地理信息系统及地图三维可视化。24测绘通报2011年第4期素。如道路旁的交通标志、独立树等,不需要太多底线上,操作上需要注意3点:河流的数据与数的几何细节,在简单的几何模型上叠加相应的图像字高程模型的数据要位于同一坐标系,以保证数据[1]作为纹理,即可得到逼真的三维符号,如图1(b)能精确叠合;内插高程值的算法要完善,以便获所示。在上述简单叠加纹理的基础上将平面作若得高精度值;河流单线上的点要足够密集,即点[2]干次交叉,从而可得到更加形象的效果。之间的距离不能太大,否则线会穿越三角面。2.
7、道路将道路中心线扩宽后生成路面,并与地形融合后覆盖在地表上(称该面为道路基准面)是三维地图上表示道路的最主要的方法,可以应用于铁路和各级公路的三维表示。具体的实现方法是:1)在道路路面内距离中心其轴线一定宽度处图1点状符号的左右两边各绘制一条开口朝下的长方体串(即),形成铁轨状,再布置一定间隔的横挡,即构成较大比例尺时的铁路模型;2)直接在路面粘贴类似铁路的纹理,形成较小比例尺时的铁路符号,如图3(a)所示;3)在路面粘贴类似公路的纹理,形成公路符号,如图3(b)所示;4)设定路
