基于LOD三维地形可视化技术探究

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1、基于LOD三维地形可视化技术探究【摘要】为了解决三维地形数据的实时可视化问题，本文在规则格网DEM的基础之上，采用数据分块，四叉树地形分割，并结合基于视点相关的LOD(LevelOfDeta订,LOD)层次模型技术，实现了海量数据的有效组织与管理。在满足真实的前提下，该方法可有效的简化复杂的地形数据，提高地形漫游的效率，兼顾可视化效果。【关键词】LOD数据分块四叉树实时渲染一、引言本文重点研究四叉树结构的LOD层次模型的生成方法，采用分层分块方法来组织大规模地形数据，结合DirectX渲染引擎，以块为单位进行实时调度和渲染。最后，使用雾化技术

2、，使得三维场景更具有真实感。二、LOD技术LOD技术依次经历了离散LOD模型，连续LOD模型及多分辨率模型3个阶段。当前对地形模型的研究都集中在多分辨率模型上。这也是本论文的研究内容。多分辨率模型是指将不同区域具有不同层次细节的模型。在满足显示精度要求的前提下，选择不同分辨率的模型，达到“距离越近看的越清，距离越远越模糊”的效果。如地形复杂区域的模型，与地形简单区域的模型并存，并用以描述地表起伏。三、三维地形可视化（一）数据的分块规则格网DEM数据具有结构简单，存储处理方便，进行构网绘制时快速直接等优点。本文使用规则格网DEM数据。有时原始的

3、格网大小满足不了实际应用的需求，就需要对DEM进行内插，本文选用加权平均法进行格网数据内插，使得每块DEM数据大小为（2n+l）X（2n+l）,将DEM数据分成等大小的块，所分的块不能太大，也不能太小。考虑到Intel的CPU的内存页大小是4K,块的大小应该为64X64比较合适，本文采用了32X32的块。如图1规则格网模型。图1规则格网模型为了保证显示速度，还要对纹理按照与地形相同坐标范围进行分块处理，将纹理分割为与地形具有相同的子块数，并将地形子块与相对应的纹理子块保存在同一文件中，并为每块分块后的纹理构造纹理金字塔，以方便地形数据管理和调

4、度。（二）DEM的四叉树分割在每个分块地形内部，采用自顶向下的四叉树方法进行地形分割。如图2所示，图3中每一个正方形为四叉树的一个节点，每个节点保存了一定区域的信息。根据地形条件，将地形不断分割成为四个相等区域，分割深度越大则得到的地形分辨率越高。即分割深度每提高一层，釆样密度提高一倍。图2节点分割示意图为了存储四叉树分割的结果，创建一个二维数组来记录每个节点的分割状态，节点被分割用true表示；未被分割,用false表示。实际上，很多地方在程序中是不需要访问的,主要是程序仅需要利用节点和中心的标志来判断该节点是否分割，1表示分割，0表示没有

5、分割，没有被访问到的用问号表示，如图3数组元素分割标志说明。■图3数组元素分割标志说明（三）节点评价系统采用自顶向下的绘制方式，必须给出一个评价准则，判断何时停止对节点进行分割。首先，希望离观察者近的地方细节越多，反之则越少，则一个正方形距离视点的距离d和自身的边长e应该是一个指标来决定改正方形是否需要细分，根据文献评价方式来设置评价准则，可由公式（1）进行判断是否进一步细分：