DEM的可视化表达.ppt

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1、《DEM及地学分析》第五章DEM的可视化表达第一节地形可视化概念可视化概念根据特点及其对象：科学计算可视化：空间数据场的可视化信息可视化：发现数据中存在的关系和规则，预测未来的发展趋势地形可视化DEM的地形显示、简化、仿真通过计算机技术实现地形三维可视化三个发展阶段1.三维地形图2.实体型（模拟灰度图）三维地形图3.高度真实感三维地形图三维地形图实体型三维地形图高度真实感三维地形图三维显示技术也会影响到逼真度投影变换消隐与裁剪处理光照模拟图形描绘纹理映射地形可视化表达（维数）一维可视化：地形断面二维可视化：写

2、景法，等高线法，分层设色法，明暗等高线，半色调符号三维表达：线框透视，地貌晕渲，地形逼真显示，多分率地形模型地形可视化（数据源）不规则三角网TIN：1.对地形的显示具有更高的精度和逼真度，但是2.数据结构比较复杂，不利于空间数据的组织与分析处理3.适用大比例尺数字高程数据规则格网模型1.能较好地显示大区域宏观地形特征2.利于空间数据的组织与分析处理3.较小比例尺数字高程数据地形可视化（技术角度）静态可视化动态可视化地形可视化（模拟角度）真实地形模拟地形图地形一维可视化制作过程1.在等高线图上画一条线2.标记等

3、高线与剖面线的交叉点，并记录其高程3.以高程为纵轴，距离为横轴地形二维可视化等高线法步骤1.内插等高点2.追踪等高线3.注记等高线4.光滑等高线并输出明暗等高线法提出明暗等高线表达的理论基础1.等高线法地形立体感不强,不便于初学者使用2.地貌晕渲法难以定量表示地形的起伏程度3.分层设色法则对图例等要素干扰较大明暗等高线法基本论点1.根据斜坡所对的光线方向确定等高线的明暗程度；2.将受光部分的等高线印为白色，背光部分的等高线印为黑色；3.地图的底色饰为灰色地形图的明暗等高线制图方法有两种传统的手工绘制计算机绘制

4、制作明暗等高线地图的技术路线生成研究区域的DEM从DEM中按给定等高距提取等高线，并栅格化从DEM上提取波向划分背光面和受光面将栅格化等高线图与划分背光受光的二值图进行融合明暗等高线的两个关键问题利用明暗等高线法表示地貌，坡向是决定明暗变化的惟一因素明暗等高线地图以灰色为底色,以黑、白二色为等高线的用色分层设色法基于高程的分带设色根据等高线划分出地形的高程带带间设色基于高程的灰度影像将高程数据转换成灰度域地形三维可视化表达的理论基础地形三维显示的基本流程1.DEM的三角形分割2.透视投影变换3.光照模型4.消

5、隐和裁剪5.图形绘制和存储6.地物叠加DEM的三角形分割格网细化处理前提：DEM分辨率较大三角形片面的各种几何算法最简单、最可靠、构成的系统最优原始格网一次细分二次细分格网三角划分单对角线剖分双对角线剖分透视投影变换透视投影变换可以看作照相过程模拟，即如何将场景中的三维几何物体变换到二维屏幕上真实的照相机视点、视角、三维图大小参数三维效果的影响参数（1）观察方位角（2）观察高度（3）观察距离（4）垂直放大因子消隐和裁剪处理消隐的基本概念消隐的基本概念(隐藏线或面消除)：相对于观察者，确定场景中哪些物体是可见或

6、部分可见的，哪些物体是不可见的消隐可以增加图形的真实感投影：三维空间二维平面二维平面：通过确定物体的前后关系，可以获得更多信息消隐是图形学中非常重要的一个基本问题消隐的基本概念没有消隐的图形具有二义性：(a)立方体的线框图；(b)顶点B离视点最近时的消隐；(c)顶点C离视点最近时的消隐BC面消隐：输出着色图消隐的分类－对象与输出根据消隐对象和输出结果线消隐：输出线框图二维线裁剪图形裁剪就是决定画面中哪些点、线段或部分线段位于裁剪窗口之内。位于窗口内的点、线段或部分线段被保留用于显示，而其它的则被抛弃。在一个

7、典型的场景之中，需要对大量的点、线段进行裁剪，因此裁剪算法的效率十分重要(如何快速拒绝和接受)二维线裁剪实例二维多边形裁剪简单的处理方法：对多边形的每条线段采用线裁剪算法适用于线框图显示不适用于多边形的着色显示正确的处理方法：裁剪后的多边形仍为封闭的多边形可能会并入一部分窗口作为多边形边界也可能是多个不相连的多边形多边形裁剪后的输出应该是定义裁剪后的多边形边界的顶点序列如何保证裁剪后区域的封闭性如何确定裁剪后区域的边界二维多边形裁剪实例矩形窗口多边形裁剪实例三维裁剪实例光照模型影响因素光源位置光源强度视点位置

8、地面的漫反射光地面对光的反射和吸收地形可视化表达立体等高线图线框透视图立体透视图地形模型与图像数据叠加图立体等高线图概念：将等高线作为空间直角坐标系中的函数H=f（x，y）的空间图形，投影到平面上所获得的立体效果图。步骤1.DEM上计算等高线2.坐标变换3.图形消隐和裁减三维线框透视线框模型是对三维对象的轮廓描述，用顶点和邻边来表示三维对象优点：结构简单，易于理解，数据量少，建模速度快缺点：线框模型