三维地形编辑系统的设计与实现

论文摘要

随着计算机可视化技术的发展，地形的三维模拟有着广泛的应用，比如3D游戏、影视动画、3D地理信息系统等。借助三维可视化技术，许多领域的研究人员可以将二维的数据信息以三维显示方式直观地表达，通过从感官上的理解，激发想象力和创造力，提高了研究工作的效率。本文三维地形编辑系统是源于地理气象人员对现实地形的生成以及模拟各种自然因素（如大风、雨雪等）的要求，依据现实测量得到的DEM地形数据进行建模，实现三维地形的生成和自然场景的模拟，为研究地理气象人员提供直观的可视化参考。首先，本文对三维地形的生成技术进行了研究，结合项目的背景，决定采用真实的DEM数据来生成三维地形，对地形的显示、地形的简化以及纹理合成等核心技术内容展开讨论。所做的工作主要有：1.对项目进行需求分析，采集相关数据，根据项目的要求，构架出系统的各个功能模块，并对项目所涉及的相关人员进行了用例分析。2.在概要设计中对生成地形的DEM主要两种表示模型：规则格网（RSG）和不规则三角形网（TIN），进行研究分析，比较了它们生成地形的优缺点，采用混合建模技术，在地形起伏不大的区域采用规则格网，在地形起伏较大（如断裂带、褶皱带）或者地形与地物相交的区域则采用不规则三角形网。3.介绍并分析了基于OpenGL的地形显示过程，并在加强渲染效果和加快绘制速度方面作出了一些改进。4.在详细设计与编程部分，介绍并分析了TIN地形建模中常用的Delaunay三角网生成算法和地形绘制中的LOD简化技术，并用伪码形式付诸实施。在Visual Studio平台上借助VC++编程技术和OpenGL API提供的开放三维图形软件包实现了本系统，经过多次系统测试和调试，最终生成出符合项目要求的三维地形，并模拟出了大风、雨雪等天气效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 概述
• 1.1 课题来源
• 1.2 课题研究背景及意义
• 1.3 国内外研究的现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文工作及论文结构
• 第二章 相关理论及技术
• 2.1 编程语言概述
• 2.2 Visual Studio 平台概述
• 2.3 MFC 框架
• 2.4 OpenGL 概述
• 2.5 DEM 概述
• 2.6 LOD 技术
• 2.7 本章小结
• 第三章 三维地形编辑系统需求分析
• 3.1 项目概述
• 3.2 功能需求分析
• 3.2.1 地形编辑
• 3.2.2 植物编辑
• 3.2.3 岩体编辑
• 3.2.4 粒子系统编辑
• 3.2.5 天空盒编辑
• 3.2.6 全景编辑
• 3.2.7 管理功能
• 3.3 三维地形编辑器的用例图
• 3.3.1 科研人员用例
• 3.3.2 业务工作用例
• 3.3.3 系统管理人员用例
• 3.4 本章小结
• 第四章 三维地形编辑系统概要设计
• 4.1 三维地形编辑系统构架设计
• 4.2 三维地形编辑系统功能模块设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 三维地形编辑系统详细设计与编程
• 5.1 系统开发环境
• 5.1.1 硬件环境
• 5.1.2 软件环境
• 5.1.3 编程语言
• 5.2 用户界面框架模块
• 5.2.1 创建用户界面
• 5.2.2 菜单设计
• 5.3 功能区模块
• 5.3.1 文件模块
• 5.3.2 编辑模块
• 5.3.3 物体列表模块
• 5.3.4 纹理映射
• 5.3.5 天空盒模块
• 5.3.6 三维地形生成模块
• 5.3.7 粒子系统
• 5.3.8 场景漫游
• 5.4 本章小结
• 第六章 三维地形编辑系统测试与使用说明
• 6.1 测试环境
• 6.2 模块测试
• 6.2.1 文件模块测试
• 6.2.2 编辑模块测试
• 6.2.3 物体列表模块测试
• 6.2.4 纹理模块测试
• 6.2.5 天空盒模块测试
• 6.2.6 三维地形编辑模块
• 6.2.7 粒子系统测试
• 6.2.8 场景漫游测试
• 6.3 其他功能测试
• 6.3.1 权限设置
• 6.3.2 文件查询
• 6.3.3 文件删除管理
• 6.3.4 用户登录及访问记录
• 6.4 本章小结
• 第七章 结束语
• 致谢
• 参考文献