三维地形可视化实现技术的研究

论文摘要

三维地形可视化可以直观、真实地表达地形的三维信息及综合特征,在国民经济各个领域中有着广泛的应用价值和广阔的应用前景。本论文来源于实际的工程项目,针对一个已知的三维地形,开展了三维地形可视化实现技术的研究。本文首先深入分析了数字高程模型和三维地形建模的常用算法,并在这些常用算法的基础上进行了改进（加入了等高线约束、三角形优化、平坦三角形处理）,从而使得地形特征能够更好地体现；其次论述了三维图形显示技术,主要包括图形变换、投影变换、光照处理和纹理映射等,为整篇论文提供了理论基础；最后详细研究了OpenGL在Windows下的工作原理以及基于OpenGL生成三维真实感地形的过程。本课题以Windows XP系统和Visual C++6.0为平台,采用OpenGL图形函数库,建立了一种适用于三维可视化开发的系统框架,完成了该三维地形可视化系统。主要功能包括：读取三维离散点数据；实现三角网、光照、纹理映射等不同模式的三维地形可视化;对三维地形模型进行平移、缩放、旋转等。通过对实际地形数据的可视化重构表明,本文研究的三维地形可视化实现技术在真实感等方面能够满足要求,系统的功能达到了预期目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 课题来源及研究意义
• 1.2 三维地形可视化国内外研究现状
• 1.3 课题研究的目的及主要内容
• 2 数字地形模型
• 2.1 数字高程模型简介
• 2.1.1 数字高程模型的定义
• 2.1.2 数字高程模型的特点
• 2.1.3 数字高程模型的表示模型
• 2.1.4 数字高程模型的数据来源
• 2.1.5 数字高程模型的扩展
• 2.2 数字地形建模
• 2.2.1 建模的常用算法
• 2.2.2 改进算法
• 2.3 本章小结
• 3 三维图形显示技术
• 3.1 图形变换
• 3.1.1 三维图形的几何变换
• 3.1.2 三维图形的投影变换
• 3.2 真实感图形
• 3.2.1 隐藏面的消除
• 3.2.2 光照模型
• 3.2.3 纹理映射
• 3.3 本章小结
• 4 基于OPENGL实现地形的三维可视化
• 4.1 OPENGL概述及其基本原理
• 4.1.1 OpenGL概述
• 4.1.2 OpenGL在Windows下的工作原理
• 4.1.3 OpenGL在Windows下的程序设计
• 4.2 三维真实感地形显示的一般过程
• 4.2.1 等高线地形图的绘制
• 4.2.2 等高线上数据的读取
• 4.2.3 几何模型构建
• 4.2.4 真实感显示
• 4.2.5 系统的交互绘制
• 4.3 本章小结
• 5 三维可视化系统的实现
• 5.1 VISUAL C++6.0概述
• 5.1.1 面向对象程序设计
• 5.1.2 OpenGL在Visual C++6.0中的实现
• 5.2 系统的设计与实现
• 5.2.1 系统功能模块图
• 5.2.2 系统功能介绍
• 5.2.3 地形显示功能的程序实现
• 5.3 系统运行说明
• 5.3.1 界面设计的实现过程
• 5.3.2 系统运行实例
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 本文工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 研究生期间发表论文