基于gis三维可视化仿真技术的虚拟战场地形研究

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1、基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形研究摘要论文首先讨论了GIS的概念及相关技术，重点讨论了基于GIS三维可视化仿真技术的虚拟战场地形的关键技术和实现过程。包括：基于GIS实现的原理，虚拟战场地形的建模，可视化的操作和分析。并结合实例进行了说明。实验结果表明用该方法开发的虚拟战场三维地形环境仿真系统具有良好的用户界面和形象逼真地动态地形显示效果。关键词GIS技术三维可视化数字模型虚拟战场地形0引言近年来，随着GIS和虚拟现实（VR）技术的发展，军事演习和指挥决策在概念上有了新的飞跃，通过建立虚拟作战实验室来进行军事训练和研究。利用基于GIS三维动态可

2、视化仿真技术，场景建模技术和图形图象处理技术，开发出关于某一特定的战场地形区域的真实全面的虚拟战场地形环境系统，使指挥人员有身临其境的体验。1GIS及其可视化原理1．1GIS简介地理信息系统（GIS）是一门地学空间数据与计算机技术相结合的新型空间信息技术。它以空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间数据进行采集，管理，操作，分析和显示，并采用地理模型分析法，适时提供多种空间和动态地理信息的计算机系统。近几年来把GIS技术用到军事上的战场地形的研究已经取得了不少的进步。1．2基于GIS的图形表达GIS中的图形以矢量表示和存储的。图形的实质就是空间点在

3、三维平面的投影，可以分解为：点，线，面，体等几种不同的图形元素。因为矢量化图形的各个部分可以用数学的方法加以描述，可以对其进行任意的变换，放大，缩小，旋转，变形，移位，叠加等，并保持图形的空间拓扑关系不变。而且矢量图形的基本组成是点，线，面，体，可以进行单独定义，控制，操作，分析，查询图形对象的空间信息及其相关的属性信息。1．3基于GIS的战场地形信息的组织GIS将空间实体对象用空间数据和属性来共同描述并分别存储。前者描述实体的数据和拓扑关系等，后者描述实体的属性和两者的关联标识，空间数据和属性数据通过内部代码和用户标识码作为公共数据项连接起来，使得空间对

4、象的每个图元与描述图元的属性一一对应起来（如图1）。利用GIS特有的混合空间数据组织形式为反映战争中复杂的地形环境提供了条件。战场数字建模是把客观存在的战场地形环境实体在计算机中用真实的空间位置来表示，实现了地形空间实体与属性数据一一对应（如图2）。2三维虚拟战场地形的可视化数字建模2．1DEM地形数据的组织和表达地表数字地形模型（DigitalTerrainmodel，即DTM）是虚拟战场地形模型的重要组成部分。三维地形数据结构是构造虚拟战场地形环境的基础，关键技术是DEM（数字高程模型）的表达。对DEM数据的组织较多的用不规则三角网（Triangula

5、tedIrregularNet.}StructBody{intBody_ID;//体标识intPart_ID;//包含该体的山体局部标号charPatt_Code;//山体局部编号intBody_Type;//体构造类型StructMesh*MeshList;//构成体的面数组Attributes_List;}//体属性列表SructMesh{intMesh_ID;//面标识intBody_ID;//包含该面的体标识charPart_Code;//山体局部编号intMesh_Type;//面构造类型SrucutLine*LineList;//构成面的线数组

6、Attributes_List;//面属性列表}StructLine{intLine_ID;//线标识号intMesh_ID;//包含该线的面标识charPart_Code;//山体局部编号charLine_Type;//线构造类型StructPoint*PointList;//构成线的点的有向数组AttributesList;//线属性列表}SrtuctPoint{intPoint_ID;//点标识号intLine_ID;//包含该点的线标识charPart_Code;//山体局部编号doublex;//x,y,zdoubley;//坐标doublez;

7、AttributesList//点属性列表}3三维数字地形模型的可视化操作与分析3．1三维数字地形的动态显示为了达到逼真的显示效果，在三维几何模型上叠加实物影象数据。地形的纹理的构造可由TIN模型中的三角形与山体的正射影象图的扫描坐标匹配，从而取得三角形内影象的恢度值或RGB值，然后把数据叠加到TIN模型上，由此得到真实光照和表面纹理的显示效果。为了提高三维地形模型的显示速度和效果，以及为了降低纹理贴图时，影响数据的量，使用视点相关的动态多分辨率纹理模型（VieeLoDmodelofMulti-resolutionterrainRendering）。在距离

8、视点较近时用较多的多边形描述；较远时用较少的多边形描述。可以平衡图