大规模三维地形可视化关键技术研究.pdf

《大规模三维地形可视化关键技术研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、13O能源技术与管理2010年第4期doi：10．39696．issn．1672—9943．2010．04．055燕曼蠹誉：-：：_誊0电I毛与计j算机技术0；装嚣蒹籍鬻囊：嚣嚣饕曩大规模三维地形可视化关键技术研究高明娟，黄丽。，王艳荣，田华峰，彭明(1．中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州2211l6；2．首都师范大学三维信息获取与应用重点实验室，北京，l00048)[摘要]对三维可视化技术的海量数据进行分析研究，简化了对管理数据模型进行划分的方法，提出了新流式数据处理方法，极大提高地形数

2、据的调度效率。同时指出利用LoD模型和小波理论进行地形简化是十分有效的，最后使用纹理像素值代替分层设色法中各顶点高程指定的颜色值的纹理映射技术提高了地形模型的真实感。[关键词]金字塔模型；流式数据管理；LOD；纹理映射；分形[中图分类号]TP391．41[文献标识码]B[文章编号]1672-9943(2010)04一O1303结点，而且子结点的采样区域恰好将父结点四等0引言分]。此外由于地形的可视化要涉及大规模的纹人们很早就在进行地形的研究，以便人们能理信息，采用四叉树的结构则非常便于实现纹理更

3、好的生产生活，但是地形的宏观性让人们只能映射技术。局限于身边的地形研究。随着科学技术的发展，特空问划分是金字塔模型的一个关键环节，其别是计算机，航空航天事业，遥感科学与地理信息划分的方式和海量地形数据的存储方式和索引方技术的迅速发展，使得人们能对更广的地形进行式的可行性密切相关，而且极大地决定地形数据研究[。的调度效率。总体来讲，有以下2种主要方法：①等间隔空间划分：典型代表是四叉树算法，它是用1海量地形数据管理等经纬度间隔的面片对全球进行空间划分，经纬1．1金字塔模型度间隔在同一层面片上是相等

4、的，而相邻层面片当前使用最普遍的一种采用倍率方法构建，的经纬度间隔倍率却为2。②面积空间划分：典型形成多个分辨率层次的金字塔模型，来进行大规代表是椭球四又树算法，它是用等面积的面片来模地形数据组织。其应用非常广泛，如图像处理、对全球进行空问划分，在同一层面片的面积相等，图像压缩、图像查询、地形数据管理，以及地形可相邻层面片的面积倍率也为2。视化等。多分辨率模型通常采用基于树的数据1．2新的流式数据处理方法结构构建。树状数据结构的地形表示方法能够减1．2．1hugueshoppe：累进网格的层次模

5、型少地形可见性计算、易于对场景中的数据进行多该模型基于数据分块的思想，首先将整个地分辨率层次细节表示，依据视点的变化选用具有形划分成多个子块，并给定误差简化准则，然后从不同细节的场景模型进行渲染，从而提高了图形最细的层次上开始对所有子块进行简化，直到简的实时绘制能力。通用的场景数据表示方法有：四化操作不能再进行，此时将简化后的子块两两缝叉树、八叉树和BSP树。合形成较大的子块，接着在这些较大的子块上重GIS、数字地球等领域常用的数据结构是四叉复前面的简化工作，这个过程是递归的，最后的简树结构，该

6、结构对地形表示时，先对DEM数据作化结果是将所有的子块缝合到一起形成基网Mo，不同精度的等间距格网采样，采样结果构成四叉其中每一个子块只含有两个三角形H]。其简化过树的一层结点，树中每个结点对应地形的一块区程及所形成的模型结构如图1所示。域，对于位于树中任意相邻层的结点，位于上一层1．2．2Lindstrom：交叉存取四叉树模型的结点的采样精度是位于下一层结点的一半，因用四叉树结构对地形数据进行组织的基础而对于树中的任意一个非终结结点，都有4个子仁，给一套索引模式，并在数据的存贮上采用由2010

7、年第4期高明娟，等大规模三维地形可视化关键技术研究131Ll／，／／／刁rr_I刃_．1／’—r／／／／／／／／／一，／／◆＼，，／／lIZ1．图1累进网格的层次模型粗到细(最低细节层次到最高细节层次)的存贮方LOD模型，它的基本思想是用不同LOD构造或近式，在同一细节层次上，将空间上相邻的点存贮在似表示地形，按照不同区域距离视点的远近，为区一起，最后将整个地形数据线性化到一个数组里。域选择不同程度的细节层次；依据地表特征变化在实时运行过程中，从四叉树的根节点开始向下的模型，在突变和缓变处采用不

8、同的细节层次。这寻找合适的细节层次，如果某一节点所需的细节样即可在没有视觉损失的前提下加快大规模地形数据不在内存中，便通过索引模式直接计算出其的渲染速度，并满足所需的图像质量要求。地址并将其读入内存进行处理。Lindstrom的这套根据上述思想，地形场景的不同部分必须从方法实际上是对构成整个地形的顶点进行一次重多个LOD模型中获取，即离视点近的场景或突变新排列，从而能缩短数据的调入时间。区域选择较高细节层次的模型，离视点远的场景1．2．3XiaohongBao和RenatoPajarola的基于