三維地形建模與渲染的研究和實現(xiàn).pdf

1、三維可視化技術(shù)是計算機圖形學(xué)領(lǐng)域中一個重要的研究方向,已經(jīng)被廣泛運用于虛擬現(xiàn)實、動畫、電影、游戲、工業(yè)設(shè)計等領(lǐng)域中,但是與地理信息系統(tǒng)相關(guān)的應(yīng)用卻比較少。近些年來,地理信息系統(tǒng)(GIS)領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注,DEM作為地形模擬的重要表達方式已經(jīng)成為國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的基本內(nèi)容之一,研究如何利用DEM來模擬地形是一個非常重要的課題。地形實時渲染是三維地形可視化技術(shù)中非常重要的一個環(huán)節(jié),由于現(xiàn)在的地形規(guī)模越來越大,地形精度也越來越高,

2、傳統(tǒng)的靜態(tài)渲染算法不足以滿足具有海量數(shù)據(jù)的地形實時渲染的需要。
　　本文對 DEM表面建模進行了研究,對基于 TIN表面建模方法和基于 Grid表面建模方法兩種常見的 DEM表面建模方法進行了分析和比較,采取了基于Grid表面建模方法構(gòu)建三維網(wǎng)格地形。本文對常用的動態(tài)LOD地形算法進行了分析,傳統(tǒng)的四叉樹連續(xù)LOD地形算法基于視相關(guān)原理,根據(jù)視點與地形節(jié)點之間的距離地變化來實時動態(tài)地生成不同精度的地形網(wǎng)格,相較于靜態(tài)地形算法而言,

3、該類型算法可以有效地減少計算機每幀所需要渲染的三角形數(shù)量,提高渲染效率。但傳統(tǒng)的基于四叉樹LOD實時渲染算法有兩個缺點:其一是容易產(chǎn)生地形T形裂縫,傳統(tǒng)的消除地形T形裂縫是采用添加邊或者刪減邊的方式,上述兩種方式都有著其局限性,添加邊的方式會增加渲染邊的數(shù)量;刪減邊的方式只適用于相鄰節(jié)點細節(jié)層次相差為1的情況。其二是該算法采用基于世界坐標的方式來完成剔除操作,雖然該方法簡單直觀,但是該方法在判斷節(jié)點是否在視截體內(nèi)時需要進行大量的計算,不

4、利于提高地形渲染效率。
　　本文的創(chuàng)新點在于對傳統(tǒng)的基于四叉樹LOD實時渲染算法所存在的兩個缺點進行改進。針對該算法的第一個缺點,本文采用將添加邊和刪減邊兩種方法動態(tài)結(jié)合起來的方式消除地形T形裂縫,該方法既可以適用于相鄰節(jié)點間的細節(jié)層次度相差為任何數(shù)目的情況,又可以很好地提高渲染效率。針對該算法第二個缺點,本文采用了基于投影坐標系的方式來選擇需要渲染的節(jié)點,該方法只需要判斷每個節(jié)點的投影坐標是否在(-1,1)這個范圍內(nèi),不需要在世