采煤塌陷区地形渲染研究

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1、采煤塌陷区地形渲染研究摘要：随着煤炭的大量开采，塌陷区逐渐增多，严重地破坏了矿区生态结构，影响了矿区及周边地区人们的生活。因此良好的塌陷区漫游系统成为了治理这些危害的关键。三维地形是可视化系统及虚拟仿真的基本组成部分，也是此次项目至关重要的一部分。针对当前三维地形及其渲染技术的研究现状，该文结合常用图形接口OPENGL,在VC++6.0平台下，运用GIS技术和采煤塌陷区地形数据，对LOD技术和ROAM算法进行研究，更好地实现塌陷区漫游效果。关键词:LOD；ROAM；地形渲染；OPENGL；GIS中图分类号：TP311文献标识码：A文章编号：1009-3044(2013)22-5181-04

2、目前，地形可视化一直是计算机图形学的研究热点，并广泛应用于地理信息系统、计算机仿真、虚拟现实等领域［1-2］,在飞行训练、战场模拟、科学可视化、三维地理信息系统有着广泛的应用。当今，数据采集技术的进步使得大规模、高精度的地形数据的获取变得非常的普遍o随着计算机性能的提高，人们期望计算机生成的图像在误差较低的前提下，冇着可观的真实感，由于实际地形的千差万别，使三维真实感地形模拟的数据量非常大，从而导致在建模和实时显示的时候，对计算机的图形处理有特别高的要求。但是，目前的图形硬件设备在处理海量数据方面还存在一定的困难［3,4］。因此，为了减轻硬件的压力，在实现3D渲染时，以模型简化技术、多分辨

3、率技术和LOD技术（层次细节技术）为基础的实时地形可视化算法就成为近年来研究的主要方向。ROAM算法是诸多LOD算法屮广泛选择的方法之一［5］,该文主要在采煤塌陷区项目基础上，进行地形的建立和渲染，从LOD技术着手，引出能够真实地反映地形面貌的ROAM技术，最后再将其作用于实际应用中。1LOD技术（层次细节技术）在一个画面中，如果有很多可见面却又必须对场景进行简化时。现在假设将这些可见面投影到一个平面上，这些投影小于一个像素，便可以合并这些可见面，而不影响画面的任何效果。在这种要求的驱使下，LOD技术产生了。也就是在距离视点较近的区域，采用较高的细节层次进行较为逼真的3D渲染；距离视点较远

4、的区域，采用较低的细节层次，进行大致的3D渲染［6］。虚拟现实中场景的生成対实时性要求很高，LOD技术是一种冇效的图形牛成加速方法。2ROAM算法思想及模型介绍实时优化自适应网格ROAM（Real-timeOptimallyAdaptingMeshes）算法基于面层次模型，其基本思想是：在对地形进行三维显示时，根据视点的位置和视线的方向来计算视点距离地形表面的三角片元的距离，再根据目标格网的空间粗糙程度来判断是否对地形表面的三角片元进行一系列基于三角型二叉分割的分解和合并，最终生成逼近真实地形的无缝无重叠的简化连续三角化地形表面［8-11］。对于此节点的右节点來说，原理一样，之后分割的所有

5、节点以此类推,直到达到所希望的层次为止。之后进行三维地形的渲染,所需要的数据以地形数据存储在高程图里。高程图用一个raw数据格式来保存。三维地形渲染也是需要对二元三角树进行递归绘制，在读入raw数据后，将地形分成若干三角网格，得出二元三角树结构，设置左右孩子、邻居以及父节点之间的关系后便可以分割渲染了。3裂缝的处理4显示实例在淮南矿业集团采煤塌陷区项目基础上，运用OPENGL技术，在VC++6.0平台上进行三维仿真模拟实验，对其建立地形和地形渲染进行深入研究，用ROAM算法得出结果如图6和图7所示。5结束语矿区建设中，地形渲染的方式有很多，该文运用ROAM算法，在淮南矿业集团采煤塌陷区项目

6、上进行设计与研究，阐明了LOD和ROAM算法的基木思想，并在PC机上加以实现。ROAM算法能够大量减少地形可视化系统中渲染三角形的数量，并可以更加逼真地接近真实地形。参考文献：［1］蔡兴泉，李凤霞，战守义•动态地形可视化算法研究［〕］•计算机工程与应用，2005,41(1)：36-37.［2］黄超超，凌永顺，吕相银.ROAM动态地形渲染算法研究［J］.计算机仿真，2005,22(1)：216-219・［3］魏楠，江南・ROAM算法及其在地形可视化中的应用［J］.计算机工程与科学，2007(2)：1-3.[4]赵峥,郭禾•三维城市重建中基于ROAM的地形渲染[D]・大连:大连理工大学，200

7、7(12)：3-7.[5]DuchaineauM.ROAMingTerrain:Real-TimeOptimallyAdaptingMeshes[C].ProcoftheConfonVisualization,1997：81-88.[6]杨柏林，陈根浪，徐静.OpenGL编程精粹[M]・北京:机械工业出版社，2010.[7]杜金莲.大规模三维地形实时绘制关键技术的研究与实现[D]・大连：大连理工大学，2003：12-16