虚拟三维漫游中地形模型和地物模型集成的可视化研究与实现

论文摘要

三维空间数据的可视化是近年来计算机图形学和地理信息系统相结合而产生的一个新的研究热点。利用地理信息系统所采集的地质数据资料,通过地形和地物的建模,纹理映射,光照模型设定,投影模式选择以及三维场景漫游等,可实现具有高度真实感的三维场景动态显示,目前该技术己在战场环境仿真、娱乐与3D游戏、场景漫游、道路选线、土地规划、地理信息系统等诸多领域得到了广泛的应用。本文在查阅相关文献资料的基础上对三维虚拟场景的建立进行了研究,主要完成了以下工作,利用DEM数据生成正方形地表网格,并利用地物模型的数据生成了地物（如建筑物）,最后将地物和地形集成到同一个系统中,形成了一个较真实的三维漫游系统。其中地形模型和地物模型的集成是本文研究的重点。作者以本论文的理论研究成果为基础并结合相关课题,利用VC++6.0和OpenGL为开发工具,初步设计出一个三维可视化漫游系统。此系统具有数据导入、三维模型的计算机重构显示、可向地形中加入地物及纹理贴图、设置路径漫游等功能。使用户可以从各个角度观察三维场景,现实三维漫游。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 三维空间信息可视化的概念及其意义
• 1.2.1 三维空间信息可视化的概念
• 1.2.2 三维空间信息可视化的意义
• 1.3 三维空间信息可视化的研究现状
• 1.4 论文的研究内容
• 1.5 课题的来源和目的
• 第二章 数字高程模型和地物模型及其建模技术
• 2.1 DEM概述
• 2.1.1 数字地面模型（DTM）与数字高程模型（DEM）的含义
• 2.1.2 数字高程模型的表示方法及特点
• 2.2 DEM数据的采集方法
• 2.3 DEM的数据结构
• 2.3.1 离散点数据结构
• 2.3.2 GRID数据结构
• 2.3.3 TIN数据结构
• 2.3.4 Grid与TIN混合的结构
• 2.4 基于DEM的地形表面建模
• 2.4.1 表面建模方法
• 2.5 地物模型的建模方法
• 2.6 建筑物特征数据的提取
• 第三章 地物模型和地形模型的集成
• 3.1 地物模型和地形模型的集成的主要步骤
• 3.2 求解最小外接矩形
• 3.3 寻找参与三角网构造的格网点
• 3.3.1 判断点在多边形内的方法
• 3.3.2 寻找参与三角网构造的格网点的具体实现
• 3.4 地物边界点的内插
• 3.4.1 内插简介绍
• 3.4.2 常用的内插方法
• 3.5 约束Delaunay三角网的构造
• 3.5.1 Voronoi多边形和Delaunay三角网的定义及其性质
• 3.5.2 Delaunay三角剖分的具体实现
• 3.5.3 约束Delaunay三角网的具体实现
• 第四章 三维虚拟场景可视化及漫游系统的设计与实现
• 4.1 Visual C++与OpenGL简介
• 4.1.1 OpenGL概述
• 4.1.2 OpenGL在Windows下的工作原理
• 4.1.3 OpenGL图形在MFC中的实现
• 4.2 三维虚拟漫游系统的总体设计思想
• 4.3 三维虚拟漫游系统的界面设计
• 4.3.1 界面设计的风格及原则
• 4.3.2 界面设计的实现过程
• 4.4 三维漫游系统的实现
• 4.4.1 DEM数据的载入与模型转换
• 4.4.2 地物数据输入模块
• 4.4.3 地形生成功能模块
• 4.4.3.1 生成网格地形
• 4.4.3.2 生成格网和三角网混合地形
• 4.4.3.3 单色格网地形
• 4.4.3.4 纹理贴图地形
• 4.4.4 地物显示模块
• 4.4.5 场景视角模块
• 4.4.6 三维场景漫游控制的实现
• 4.4.6.1 键盘手动漫游
• 4.4.6.2 鼠标自动漫游
• 4.5 系统运行实例的效果图
• 第五章 结论及展望
• 5.1 工作总结
• 5.2 下一步工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录