全球多尺度三维地形绘制方法研究与实现

论文摘要

大数据量三维地形建模及绘制是目前人们广泛关注和研究的热点,在地理信息系统、数字城市、虚拟现实等许多领域都有重要的应用。近年来,随着“数字地球”和“全球信息网格”等概念的相继提出,建立全球范围的虚拟地形场景更是受到越来越多的关注。本论文围绕全球范围内多尺度三维地形与影像纹理的快速绘制方法展开研究,并针对地形数据量大、多个坐标系转换、视相关算法以及绘制流水线等方面探讨了一些有效的技术和方法:建立了基于四叉树的数据组织模型,有效提高了数据读取时间并减少了内存负担;对视相关算法进行了优化;建立了内存数据模型;建立了统一的坐标系统。最后结合当前图形显示技术的发展,基于MVC架构思想实现了全球范围的地形绘制原型系统。

论文目录

• 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 论文的内容组织
• 2 全球范围三维数据组织
• 2.1 地形数据的表达方法
• 2.1.1 数字高程模型
• 2.1.2 数字高程模型数据的获取
• 2.1.3 数字高程模型数据的组织形式
• 2.1.4 TIN 与 RSG 的选取
• 2.2 数据组织结构
• 2.2.1 地形数据组织的目标与原则
• 2.2.2 数据分块
• 2.2.3 数据分层
• 2.2.4 分层分块后的瓦片快速寻址方法
• 2.3 坐标系的选取
• 2.4 四叉树结构算法的流程图
• 2.5 本章小节
• 3 地形渲染中的关键技术
• 3.1 三维场景的绘制流水线
• 3.2 三角形的绘制方法
• 3.3 视域剔除算法
• 3.3.1 视景体的面方程
• 3.3.2 视域剔除的包围盒法（Bounding Box）
• 3.3.3 视景体的包围球算法（Bounding Sphere）
• 3.4 绘制过程中的优化
• 3.4.1 背面消隐
• 3.4.2 瓦片的缓存机制
• 3.5 本章小结
• 4 原型系统的设计与实现
• 4.1 系统开发环境
• 4.1.1 硬件环境
• 4.1.2 软件环境
• 4.2 系统的开发目标
• 4.3 系统的框架设计
• 4.4 系统的模块构成
• 4.5 原型系统效果图及实验数据
• 4.5.1 地形效果图
• 4.5.2 地表的线框效果图
• 4.5.3 实验数据
• 4.6 本章小节
• 5 总结与展望
• 5.1 研究工作总结
• 5.2 进一步工作的展望
• 攻读硕士学位期间公开发表的学术论文
• 致谢
• 参考文献