大场景三维景观数据的组织与可视化研究

论文摘要

大规模三维场景可视化是三维地理信息系统中的一个重要研究问题。特别是“数字地球”提出以后,对三维地形可视化问题提出了更高的要求,人们希望以更自然的方式来观察更逼真的,范围更广的地形。然而遥感技术、卫星技术的发展,使三维地形场景的几何数据和纹理数据量日益庞大;因此,设计一种有效的数据组织存储方法和合理高效的动态调度算法成为实现大规模三维场景逼真、实时的显示与交互的关键。本文研究的主要内容为:1)大规模三维场景的构建。阐述了目前大规模场景数据处理和显示涉及的主要技术,详细介绍了LOD算法和裂缝的修补方法。2)地形多分辨率的组织。通过对DEM数据和纹理数据的分层、分块等处理构建了金字塔数据模型,为地形的多分辨率显示直接提供数据而无需实时化简,有效提高了数据读取时间并减少了内存负担;3)地形数据的调度。借鉴已有的地形数据的动态调度思想,设计并实现了一套合理的、可行的地形分块与LOD相结合的地形绘制算法。并引入多线程技术,实现绘制线程和数据调度线程的并行化,对于不使用数据分割和调度策略的场景绘制系统而言,缩短了场景的初始化时间,提高了绘制的帧率,实现了大规模三维地形漫游系统显示的平滑和连续。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 论文主要工作
• 1.5 论文的组织
• 2 大规模三维场景的构建
• 2.1 数字高程模型
• 2.1.1 规则格网模型
• 2.1.2 不规则三角网（TIN）模型
• 2.2 基于LOD 地形绘制算法
• 2.2.1 LOD 技术
• 2.2.2 LOD 算法
• 2.2.3 节点评价准则
• 2.2.4 裂缝的消除
• 2.3 三维可视化的基本方法
• 2.4 纹理映射技术
• 2.5 本章小结
• 3 大规模三维景观数据的组织
• 3.1 金字塔模型
• 3.2 基于四叉树的地形几何数据划分
• 3.2.1 地形数据的分层
• 3.2.2 地形数据的分块
• 3.3 影像数据的叠加
• 3.4 文件数据组织
• 3.5 地形四叉树索引机制
• 3.5.1 逻辑分块
• 3.5.2 节点编码
• 3.6 节点拓扑关系
• 3.7 实验应用
• 3.8 本章小结
• 4 大规模三维景观数据的动态调度
• 4.1 数据调度概述
• 4.1.1 地形数据的调度策略
• 4.1.2 可见区裁剪
• 4.1.3 基于视点的地形数据管理调度原理
• 4.1.4 基于视点的地形数据管理调度
• 4.2 多线程管理
• 4.2.1 多线程机制
• 4.2.2 大规模场景的多线程并行处理
• 4.3 实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集