三維地形地貌可視化研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)是一個(gè)由用戶在計(jì)算機(jī)上創(chuàng)建的、可進(jìn)行交互的虛擬世界；它主要是通過對真實(shí)世界的模擬或?qū)ξ粗澜绲臉?gòu)想生成。而通過虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)生成的三維真實(shí)感地形圖能夠逼真地反映外部真實(shí)世界，相對于傳統(tǒng)的紙制地形圖和線劃地圖，具有可視化程度高、存儲和查詢方便、可實(shí)時(shí)生成等優(yōu)點(diǎn)，在諸多領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 結(jié)合教育部春暉計(jì)劃——“基于網(wǎng)格的喀斯特地區(qū)數(shù)字博物館基礎(chǔ)研究”，針對當(dāng)前三維地形地貌可視化的研究現(xiàn)狀與難題，本文提出基于真實(shí)數(shù)據(jù)的

2、山體、流體生成算法，開發(fā)出大規(guī)模地形的三維漫游系統(tǒng)，并分別給出相應(yīng)的性能評估與測試，具體內(nèi)容如下：。 (1)采用四叉樹結(jié)構(gòu)組織地形數(shù)據(jù)并生成山體。 該算法的關(guān)鍵是采用視點(diǎn)和起伏狀況相結(jié)合來決定地形細(xì)節(jié)程度，同時(shí)該算法還通過頂點(diǎn)漸變技術(shù)來光滑不同分辨率地形間的轉(zhuǎn)化，并解決了模型轉(zhuǎn)換時(shí)的圖像跳躍缺陷。 (2)采用八叉樹結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)三維地形可視化。 該算法一方面利用大小不同的節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)三維圖像在模擬精度和生成速度上的

3、平衡；另一方面，利用視覺剪裁、幀間相關(guān)性、視點(diǎn)相關(guān)的層次細(xì)節(jié)等技術(shù)進(jìn)一步加速圖像生成，從而滿足大規(guī)模地形數(shù)據(jù)漫游的實(shí)時(shí)要求。 在上述兩種算法基礎(chǔ)上，利用VisualC++6.0和OpenGL，結(jié)合混合紋理映射、陰影渲染技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對自然地形效果的仿真模擬，生成具有真實(shí)感的大規(guī)模三維地形場景，最后加入用戶運(yùn)動(dòng)中的碰撞檢測，實(shí)現(xiàn)并達(dá)到實(shí)時(shí)交互的漫游要求。 (3)采用粒子系統(tǒng)對不規(guī)則自然現(xiàn)象進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真。 算法中充分考慮

4、瀑布等不規(guī)則自然現(xiàn)象的特點(diǎn)，針對其特點(diǎn)采用粒子系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)仿真，提出了基于層次細(xì)節(jié)技術(shù)和粒子系統(tǒng)的三維瀑布繪制和漫游方法。該方法還適用于模擬其他不規(guī)則的自然現(xiàn)象(如雨、雪、云等)。 (4)采用二維波方程實(shí)現(xiàn)流體與漂浮物體的動(dòng)態(tài)交互式仿真。 該算法在二維波方程基礎(chǔ)上，提出使用中心差分近似來模擬真實(shí)的流體表面波動(dòng)。該算法簡單、有效，每個(gè)點(diǎn)僅通過幾個(gè)算術(shù)運(yùn)算就能實(shí)現(xiàn)流體水平運(yùn)動(dòng)仿真，避免了二維波方程中的大量計(jì)算。在分析剛體模型