面向動(dòng)態(tài)特征的三維GIS平臺關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、基于地球不是平的，且不是靜止的這一普遍認(rèn)知，GIS正從二維向三維，靜態(tài)向動(dòng)態(tài)發(fā)展，所以動(dòng)態(tài)三維GIS必然是GIS的重要發(fā)展方向。目前三維GIS只對地球的靜態(tài)進(jìn)行表達(dá)，缺乏對動(dòng)態(tài)特征(如水流和泥石流等流體場景)的表達(dá)，使得三維場景的逼真度和可信度較低。流體是三維GIS中廣泛存在的具有動(dòng)態(tài)特征的地理現(xiàn)象，對流體的模擬一直是圖形學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，雖已產(chǎn)生一些科研成果，但在GIS業(yè)界，鮮見有相關(guān)研究報(bào)道。對此本文重點(diǎn)對三維GIS中的地形場

2、景建模及流體場景動(dòng)態(tài)模擬進(jìn)行了研究，具體研究工作如下：
　　 首先，本文對三維GIS的建模方法、地形可視化相關(guān)技術(shù)、流體模擬方法等進(jìn)行了綜合討論，提出了存在的問題，并給出了本論文的研究目標(biāo)及具體研究內(nèi)容。
　　 接著，以優(yōu)化海量地形數(shù)據(jù)的三維可視化算法為目標(biāo)，提出了改進(jìn)的地形分塊和LOD的可視化算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法能夠?qū)崟r(shí)簡化地形模型，消除四叉樹CLOD算法存在的地形跳躍現(xiàn)象，并保持了良好的實(shí)時(shí)渲染幀速，為流體場景

3、的真實(shí)模擬奠定了基礎(chǔ)。
　　 然后，針對二維高度場方法和基于網(wǎng)格的歐拉方法存在的不足，本文采用基于粒子的SPH方法模擬三維GIS中的流體場景，改進(jìn)了基于三維空間網(wǎng)格劃分的領(lǐng)域粒子查找算法；提出了一種粒子與地形表面的實(shí)時(shí)交互算法；而對流體與障礙物的交互采用離散化方法；最后采用Marching Cubes算法重構(gòu)流體自由運(yùn)動(dòng)表面。
　　 最后構(gòu)建了一個(gè)三維GIS原型系統(tǒng)，并集成所研算法，對本文提出的理論和方法進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)