《DEM的可视化》PPT课件

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1、第五章DEM的可视化本章主要内容地形可视化概念地形一维可视化表达地形二维可视化表达地形三维可视化表达地形三维景观模型地形场景漫游与动画5.1概述5.1.1可视化可视化（Visualization）是指运用计算机图形图像处理技术，将复杂的科学现象、自然景观以及十分抽象的概念图像化，以便理解现象，观察其模拟和计算的过程和结果，发现规律和传播知识。根据可视化技术的特点及其对象的不同，可视化可分为科学计算可视化（VisualizationinScienceComputing）与信息可视化（VisualizationinInformation）两种类型。科学计算可视化是指空

2、间数据场的可视化，而信息可视化则是指非空间数据的可视化。可视化研究的意义：目前大量的数据没有被有效的利用，原因之一就是这些数据以其他的形式（如比特）存放，这就需要可视化的手段和知识得到普及。实现人与人和人与机之间的图象通讯，而不是目前的文字或数字通讯，从而使人们观察到传统方法难以观察到的现象和规律。可视化技术可以使人类不仅被动地得到计算结果，而且知道在计算过程中发生了什么现象，并可通过改变参数，观察其影响，对计算过程实现引导和控制。5.1.2地形可视化地形可视化主要研究基于DEM的地形显示、简化、仿真等内容，是计算机图形学的一个分支，属于科学计算可视化的范畴。其发

3、展过程如下图。5.1.2地形可视化传统的表达方式：等高线地形图、剖面线、沙盘等---直观性差、制作费时。近代地形表达：以三维地形模拟和表达为基本特征，伴随着计算机技术的发展而发展—经历了三维地形图、实体型（模拟灰度图）三维地形图、高度真实感三维地形图三个阶段。5.1.2地形可视化计算机图形学发展初期：限于计算机处理速度和显示器分辨率等，只能绘制以线划符号表示的三维地形图，一般采用透视变换原理，按剖面方向消隐，地形表面没有经过光照模拟处理，虽然其地形起伏的立体感较强，但内容单调、信息贫乏、真实感差。20世纪60年代末以来：引用光照模型，绘制具有表面明暗灰度连续变化的

4、地形实体模型图，其立体效果比三维线划图好并且具有一定的真实感，但其信息量和实用性不够。20世纪90年代：随着计算机图形显示性能的提高，高度真实感图形生成算法不断出现和完善，地形可视化显示进入高度真实感立体图绘制时期。（1）地形可视化表达的维数划分地形可视化从维度上来讲，可分为三类，即一维可视化、二维可视化和三维可视化。一维可视化一般是指地形断面（纵断面，横断面），即通过图示的方式反映地形在给定方向上的起伏状况。二维可视化将三维地形表面投影到二维平面，并用约定的符号进行表达，根据所采用的方式，二维可视化又有写景法、等高线法、分层设色法、明暗等高线、半色调符号表达等等

5、。三维可视化试图通过计算机模拟的手段来恢复真实地形，包括线框透视、地貌晕渲、地形逼真显示、多分辨率地形模型等等。（2）地形可视化从数据源角度可分为：基于等高线DEM、格网DEM和不规则三角网DEM。不同类型可分别实现上述的一维、二维、三维可视化内容，但各自的应用范围和实现方式不同。TIN能较好地反映地形结构线等地形基本特征，但数据结构复杂，适用于小区域地形可视化和地形特征计算。格网DEM数据结构简单、易于与遥感影像集成，适用于大区域宏观地形特征。（3）技术角度分为静态可视化和交互式动态可视化静态可视化将整个地形区域范围以二维或三维图形图像形式显示成一幅图像。动态可

6、视化利用计算机动画技术，实现交互式地形浏览。（4）地形角度分为真实地形和模拟地形真实地形是现实世界中真实地形的再现，具有非常高的真实度，一般是基于DEM实现的，特点是精度高，结构复杂，图形生成速度慢。模拟地形是当对地形的逼真度要求不高，只要满足感官上的要求，速度快，但不能和客观地形相对应。（5）纹理角度分为基于分形（分形几何学是一门以非规则几何形态为研究对象的几何学。海岸线作为曲线，其特征是极不规则、极不光滑的，呈现极其蜿蜒复杂的变化。我们不能从形状和结构上区分这部分海岸与那部分海岸有什么本质的不同，这种几乎同样程度的不规则性和复杂性，说明海岸线在形貌上是自相似的

7、，也就是局部形态和整体态的相似。）基于遥感影像基于纹理影像三种方法的实现过程相似，由于纹理来源不同，其纹理匹配和几何变换过程不同。5.2地形一维可视化表达地形一维可视化表达的基本形式是地形剖面。地形剖面刻画沿一条直线或曲线在垂直方向上的地形起伏情况。是工程中常用的一种地形起伏表达形式，特别是现状工程如公路、铁路、渠道等。制作过程：（1）在等高线图上画一条线；（2）标记等高线与剖面线的交叉点，并记录其高程；（3）以高程为纵轴，距离为横轴，做图。5.3地形二维可视化表达地形二维可视化表达是把三维地形表面投影到屏幕上，并用约定的方式进行表达。常用的二维表达方式有等高线法

8、、明暗等高