基于OpenGL的大规模三维地形场景的实时显示技术

虚拟现实技术已经广泛应用于三维仿真、GIS、军事模拟等方面,然而大规模三维地形场景的快速绘制和实时显示却始终是个瓶颈问题.本文论述了运用OpenGL生成三维地形场景的关键技术,并深入探讨了基于矩形格网的视相关LOD模型的ROAM算法实现.     

三维地面模型的可视化研究

对于地形模型的构造有多种方法,如:规则格网法(GRID)、不规则三角网(TIN)和混合法(GRID-TIN)等.GRID模型具有较小的存储量和简单的数据结构,便于存储和管理.在对这些已有的三维地面模型进行分析的基础上,着重以DEM矩形网格法为例探讨了地面模型的构造,并在此基础上实现了三维地面模型的动态显示和交互操作等功能,最后给出了具体实例.     

利用数字高程模型生成地形三维仿真图

研究了以地面数字高程模型 (DEM )作为原始资料 ,采用透视变换和模拟光照的模拟算法 ,生成某一地区的三维实景图 ,实现地形仿真。给出了试验结果 ,试验表明这种方法可产生逼真的三维仿真图。     

基于OpenGL的油田地下管线探测数据三维成像方法

在油田开发过程中,为准确检测地下输油、输气、输水管线及光缆、电缆的分布和走向,提出基于OpenGL的地下管线三维成像系统:首先,利用磁异常信号探测系统对地下管线磁异常信号进行采集;其次,将采集到的磁异常信号进行处理并提取有效数据;最后,利用Visual C++和OpenGL平台对油田地下管线探测数据进行可视化成像,并通...     

基于OpenGL的机械手臂控制仿真系统设计

提出利用VC++6.0和OpenGL对实际系统进行仿真的方法。给出了一个机械手臂控制系统的模拟实例。     

数字三维地形技术

数字摄影测量学与现代信息科学的结合产生了数字三维地形技术,使人们能够借助计算机技术在三度空间完成对地形形态数字化的真实描述.获取数字三维地形成果主要涉及数据源、采集模式和生产流程3个方面.可视化与虚拟现实技术使数字三维地形成果具有真实的效果和强烈的临场感.查询、分析、仿真等功能的实现使数字三维地形技术有广泛的应用价值.     

基于OpenGL的3维虚拟林相研究

本文介绍了研发虚拟林相三维可视化系统的技术流程与实现方法,该系统研发基于目前较流行的以Visual Studio C 开发组件调用OpenGL三维图形库的方法,自主研发出虚拟林相三维可视化系统.该系统按三角带组织DEM数据并读入VC,采用LOD、四叉树技术自主研发了标准真实DEM数据构建三维地形的导入引擎,实现了地形可视化以及一些基本功能.为还原真实的地形地貌,应用OpenGL中的纹理映射、光照、场景分割、反走样、八叉树、雾化等三维可视化特性,增强了三维可视化效果.     

虚拟现实的三维时态GIS模式研究

三维场景是三维地理信息系统中人机交互的主界面。本系统中包括地球和流域两个场景,其中流域的两大基本要素是地形和河道。系统将DEM地形和河网表达在三维场景中,通过读取连续时段的河网格网数据进行水流的动态演示,体现时态GIS的历史回溯性;同时与虚拟现实结合,在场景中实时增加模型,并可以对其选择,变换,删除等。最后实现了对地形任意点的位置查询和不同时刻河流各格网点的水位、流速和流向的查询等功能,具备良好的人机交互性。     

临安市城区三维飞行浏览查询虚拟现实系统的研建

虚拟现实和三维地理模型是数字城市表现的主要形式。在虚拟技术的支持下，赛博（Cyber）空间代替了传统的抽象地图，用来解释、分析、讨论设计思想以及城市进展的描述性件，以生动的图片展现在用户眼前，照片纹理的三维城市模型给人们以身临其境的感受。     

遥感图像三维地形景观可视化的实现——以西藏赛利普地区为例

遥感影像能客观地反映景物的形态、结构和空间关系等特征,使人们对地物有一个宏观整体的认识,但遥感影像所反映的二维平面不能真实地再现现实中的三维空间^[1]。本文以赛利普地区为例,应用遥感图像作为纹理数据,将数字高程模型(DEM)数据与二维遥感图像叠合生成三维影像,真实再现了赛利普地区的景观特征,有效地反映该区的地形、地貌特征。     

一种基于屏幕的三维地图线状符号渲染方法

作为地理信息系统中的重要组成部分,矢量数据在三维GIS中发挥着重要作用,如指示地理对象、解释空间关系和丰富图面信息等。随着图形硬件的迅速发展和虚拟地理环境的广泛应用,为了在三维地图中精确、高效地绘制出具有复杂样式的线性地图符号,本文提出了一种利用OpenGL Shader Language的三维地形表面线状符号渲染方法。该方法通过对矢量数据进行编码形成纹理数据,完成矢量数据在程序与GPU间的传输;将地形单元和矢量线段间的映射关系存储在索引纹理中,用于关联线段的实时查找;通过计算当前屏幕片元与关联矢量线段的空间位置关系,判断片元所属符号的区域,进而设置片元的颜色。实验表明,本方法可在三维地形上高质量地渲染出几种典型的复杂线状符号,并能保持较好的渲染性能。     

“数字油田”的设计与应用

本文研究了数字地球在油气勘探开发和油田管理决策中的具体应用--数字油田 ,并详细分析了数字油田的相关技术和应用领域。     

剩余地形模型高程异常计算的积分法及精度分析

以构建剩余地形模型高程异常的数字地形模型的分辨率及其参考面的选择为研究对象,系统分析两者对剩余地形模型高程异常计算效率及精度的影响。实验结果表明：1）将DTM2006.0模型作为参考面时,在海岸带区域产生较大的误差,而在陆地与RET2012和RET2014模型的计算结果相差不大;2）在构建我国东部地区剩余地形模型高程异常时,为保证计算效率及精度,计算时内外圈的积分半径分别取50 km和200 km,SRTM数据的分辨率分别采用7.5″和15″,参考面模型使用RET2012。     

Spatial structure characteristics detecting of landform based on improved 3D Lacunarity model

The spatial structure characteristics of landform are the foundation of geomorphologic classification and recognition.This paper proposed a new method on quantifying spatial structure characteristics of terrain surface based on improved 3D Lacunarity model.Lacunarity curve and its numerical integration are used in this model to improve traditional classification result that different morphological types may share the close value of indexes based on global statistical analysis.Experiments at four test areas with different landform types show that improved 3D Lacunarity model can effectively distinguish different morphological types per texture analysis.Higher sensitivity in distinguishing the tiny differences of texture characteristics of terrain surface shows that the quantification method by 3D Lacu-narity model and its numerical integration presented in this paper could contribute to improving the accuracy of land-form classifications and relative studies.     

一种建筑信息模型与三维数字城市集成方法

BIM的发展为数字城市三维模型提供了更加精确的数据来源,现有研究主要关注BIM空间实体模型向三维表面模型转换,缺少建筑语义信息映射及整体集成方案研究。本文以构成建筑骨架的主要空间构件为研究对象,在参考IFC标准基础上,结合数字城市应用特点设计了具有空间语义一致性的建筑构件信息模型BCM,在此基础上提出建筑信息模型和三维数字城市集成方案。首先,基于CAD图纸开展BIM模型交互式构建,然后,通过空间和语义信息映射将其转换为BCM,并基于ArcGIS Geodatabase建立建筑构件信息库,在三维数字城市场景开展建筑构件信息的集成应用。该方案可实现建筑构件信息与三维数字城市的大规模集成,对推动数字城市向智慧城市发展,进一步开展建筑内外模型集成展示、建筑节能分析、内部设施管理等具有重要价值。     

地区级实景三维模型色彩均衡方法实验

自2020年起各省相继启动"实景三维中国"建设,小面积单一场景实景三维建模向地区级全域实景三维建模转变成为一种常态,因量变引起的小区域建模中易被忽略的技术问题也日益凸显,如三维模型成果色彩不均衡问题.由于采集设备、天气情况、地形地貌及航摄状态等诸多要素的影响,地区级实景三维模型成果整体的目视效果往往存在差异.本文以济宁...     

生长模型驱动的单株杉木三维动态模拟

虚拟植物是一种潜在、有力的植物分析辅助工具,而单株木生长模拟是森林生态系统模拟的基础。为了动态模拟杉木生长发育过程,提出了参数化单株木三维形态结构建模和与距离无关的单木生长模型的集成方法,其主要过程为：首先,根据杉木的形态结构特征,采用参数化建模方法建立特定生长阶段的三维静态模型;其次,根据生长模型预测不同年龄杉木的树高、胸径、枝下高和分枝轮数,并与树木三维静态模型几何描述参数建立联动;最后,采用参数曲线调整干径和枝径变化、枝条长度、分枝角等形态结构参数,使模型形态随树龄增长而变化。在自主研发的ParaTree系统上,扩展杉木动态生长模拟模块,并以福建省漳平五一林场的二类调查数据为例,动态模拟了杉木的生长过程。模拟结果表明,本方法可直观表达林分中林木个体平均生长状况和大体形态结构特征。树木三维模型描述参数与传统树木统计生长模型结合,有利于重用林业领域淀积大量的生长模型。     

数字矿山三维动态监管关键技术研究与应用

以数字矿山框架为基础,利用虚拟现实、无线传感网、视频监控和产量监控等技术,提出三维动态监管系统关键技术和系统框架,基于统一地理空间框架建立的矿山三维模型,研究基于Zigbee技术的人员定位精度优化。使用物联网技术采集矿山开采实时信息,研究矿山传感数据的实时接入手段与动态融合方法,通过实时数据的获取,分析动态监管矿山开采行为。在山东省开展了试点应用,通过与矿权法定范围实时比对,实现对超层越界非法开采行为的监管。集成了矿山产量监控信息,并结合视频监控技术,实现对矿山超能力开采行为监管,有效保护和合理利用矿产资源。     

高黎贡山北段羚牛生境DTM数据分析与评价应用

为分析高黎贡山羚牛生境质量状况,探讨其生境保护策略。本文建立高黎贡山自然保护区北段范围的数字地形模型,并将其应用在濒危珍稀动物--羚牛的生境评价研究中。通过羚牛活动区的海拔高度、坡度及植被类型等数据的叠置分析,获得了羚牛的潜在生境区,同时再综合考虑人类活动对其影响,便得到羚牛的实际生境。结合羚牛的生态习性与实地调查资料,选择海拔高度、坡度、植被因子、人类活动影响因子四个指标对其生境的适宜性进行了划分和评价。结果表明:(1)无人类活动影响下,羚牛可在研究区内大部分地区生存。从1974、1989、1999、2004年几个时相的图像分析,适宜羚牛生存的生境面积逐年减少,而不适宜的面积逐年增加。(2)人类活动影响下,适宜羚牛生存的生境大面积消失,生境丧失比例逐年增加。     

Design and implementation of a 3D ocean virtual reality and visualization engine

In this study,a 3D virtual reality and visualization engine for rendering the ocean,named VV-Ocean,is designed for marine applications.The design goals of VV-Ocean aim at high fidelity simulation of ocean environment,visualization of massive and multidimensional marine data,and imitation of marine lives.VV-Ocean is composed of five modules,i.e.memory management module,resources management module,scene management module,rendering process management module and interaction management module.There are three core functions in VV-Ocean:reconstructing vivid virtual ocean scenes,visualizing real data dynamically in real time,imitating and simulating marine lives intuitively.Based on VV-Ocean,we establish a sea-land integration platform which can reproduce drifting and diffusion processes of oil spilling from sea bottom to surface.Environment factors such as ocean current and wind field have been considered in this simulation.On this platform oil spilling process can be abstracted as movements of abundant oil particles.The result shows that oil particles blend with water well and the platform meets the requirement for real-time and interactive rendering.VV-Ocean can be widely used in ocean applications such as demonstrating marine operations,facilitating maritime communications,developing ocean games,reducing marine hazards,forecasting the weather over oceans,serving marine tourism,and so on.Finally,further technological improvements of VV-Ocean are discussed.