论文摘要
森林景观三维可视化技术是先进的可视化技术在林业上的一项实际应用,在计算机辅助园林和景观设计、生态环境预测与可视化、计算机动画、游戏和虚拟场景绘制等领域均具有广阔的应用前景。树木三维可视化技术的应用研究是实现森林景观可视化的基础。本研究有两个方面:第一是基于Onyx Treemaker的树木建模;第二是基于OpenGL与Visual C++的树木建模,包括基于图形纹理映射技术的树木建模和基于分形算法的树木建模。实现了树木高效真实的可视化效果。为树木三维可视化技术的进一步研究提供了思路和方法。论文首先对树木三维可视化技术的研究方法进行了论述,重点分析比较了L-系统方法、迭代函数系统IFS方法、粒子系统方法、随机过程方法、A-系统方法、基于GIS的研究方法、基于图像的研究方法和软件集成式方法。然后,基于Onyx Treemaker,给出了Onyx Treemaker的建模思路的和建模特点,以宝天曼的栎树、灌木作为研究对象进行建模,通过对主干数据、枝条数据、叶形和叶片光照与颜色等参数的调整,对宝天曼的栎树和灌木得到了令人满意的仿真效果。第三,给出了Visual C++下的OpenGL通用基础框架程序架构,并基于图形纹理映射技术,在Visual C++中利用OpenGL,通过纹理实时处理方法、纹理贴图方法实现了栎树的建模,取得了较好的仿真效果。最后,基于分形算法对树木建模,通过对树木的结构模型及其生长算法的分析,亦得到了良好的仿真效果。在总结分析前人工作的基础上对树木三维可视化技术进行了研究探讨,重点围绕Onyx Treemaker的树木建模技术、基于图形纹理映射的树木建模技术以及基于分形算法的树木建模技术进行讨论,并对宝天曼自然保护区的栎树进行仿真,取得了较好的可视化效果,为进一步的研究打下了良好的基础。本研究主要完成了以下几项工作:第一,通过查阅大量国内外文献资料,对现有的树木可视化方法进行了归纳和总结。第二,对一些有代表性的虚拟植物软件进行了分析研究,了解了此类软件编写的方法技巧,从而为实现宝天曼自然保护区的栎树仿真奠定了基础。第三,使用树木三维造型软件Onyx Treemaker解决了四类树种（竹科类,阔叶类,针叶类,棕榔类）的建模问题,其中重点实现了宝天曼自然保护区的栎树建模。第四,给出了Visual C++下的OpenGL通用基础框架程序架构,借助此架构,可以减轻开发难度,增强程序代码的通用性,对使用OpenGL进行图形应用开发具有一定的借鉴意义。第五,基于图形纹理映射技术实现了栎树的建模,构建了具有真实感的树木,在视觉上达到了一定的三维效果,推广到虚拟现实、游戏等领域也能满足一定的应用需求。第六,基于分形算法实现了树木的建模,给出了树木的结构模型及其生长算法,最后得到了逼真的仿真效果。