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面向地震灾害场景建模的三维地形交互改造技术
引用本文:刘浩,赵文吉,段福洲,曹巍,李家存. 面向地震灾害场景建模的三维地形交互改造技术[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(5): 1687-1696
作者姓名:刘浩  赵文吉  段福洲  曹巍  李家存
作者单位:1.首都师范大学资源环境与旅游学院,北京100048;2.北京市城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地,北京100048;3.中国科学院地理科学与资源研究所,北京100101
基金项目:国家“863”计划项目(2012AA12A308);国土资源部地学空间信息技术重点实验室开放基金项目(KLGSIT2013-04);国家自然科学基金项目(41001300);“十二·五”国家科技支撑计划项目(2012BAH33B03)
摘    要:在虚拟地震灾害场景基础上,提出一种细节可控的三维地形实时改造算法,用于模拟因地震造成灾区地表形态的变化情况。该方法将地形改造的主要任务交由GPU(图形处理器)的pixel shader(像素着色器)完成,在pixel shader中将原始地形高度图的高程数据读取出来,通过设计算法对数据进行改造后输出至一张新的高度图,并用新的高度图替换原始高度图重新绘制一遍场景,以完成地形的实时改造;使用“乒乓”算法和批处理方式对地形改造效率进一步优化;引入Perlin(柏林)噪声增加了地形改造结果的随机扰动性,使改造结果更加逼真和接近实际情况。实验结果表明:该方法能够在地震灾害场景仿真平台中得到很好的应用,运算效率高,能够满足地形实时改造和交互编辑的实际需求。

关 键 词:地震灾害场景建模  地形实时改造  地形交互编辑  细节扰动生成  GPU算法  
收稿时间:2013-03-20

Interactive Terrain Modification Technology for Earthquake Disaster Scene Modeling
Liu Hao;Zhao Wenji;Duan Fuzhou;Cao Wei;Li Jiacun. Interactive Terrain Modification Technology for Earthquake Disaster Scene Modeling[J]. Journal of Jilin Unviersity:Earth Science Edition, 2013, 43(5): 1687-1696
Authors:Liu Hao  Zhao Wenji  Duan Fuzhou  Cao Wei  Li Jiacun
Affiliation:1.College of Resources Environment and Tourism, Capital Normal University, Beijing100048, China;
2. State Laboratory of Urban Environmental Process and Digital Modeling, Beijing100048, China;
3.Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing100101, China
Abstract:Based on the virtual earthquake disaster scene, We put forward a real-time terrain modification algorithm with controllable details, and use this method to simulate the terrain deformation of disaster area. GPU completes most of the terrain modification computation using pixel shader. Pixel shader reads the raw data from height map and executes the modification, then outputs the results to a new map, which is transferred to main memory and replaces the old data.And then the terrain is rendered again to complete the terrain modification. The algorithm is optimized by using “Ping-Pang” algorithm and batch processing. Furthermore, Perlin noise is introduced into the modification algorithm to simulate the complicated morphology of terrain surface in disaster scene. The experimental results show that this method obtains a successful application in virtual earthquake scene, and can meet the real time modification and interactive editing of terrain.
Keywords:earthquake disaster scene modeling  terrain real-time modification  terrain interactive editing  detail disturbance generation  GPU algorithm  
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