大规模地形漫游中的实时LOD算法研究

大规模地形漫游在游戏、仿真、虚拟现实等领域有着广泛的应用。该文在总结现有地形简化算法的基础上,提出了一种基于动态调度的地形块内视点相关二叉树简化算法,有效地简化地形,实现大规模场景的实时漫游。     

基于对等网络结构的分布式大规模地形实时漫游研究

虚拟地形环境在游戏、仿真、虚拟现实等领域有广泛的应用,在网络环境下如何进行海量地形数据的三维表达与传输是目前研究的重点。基于对等思想提出一种适合大规模地形漫游的分布式网络结构,充分发挥客户机的作用,从而有效地减少服务器负载,采用多点下载数据,提高地形数据的传输速度。同时研究该网络结构下多点下载模型、数据预处理、数据流程和视点相关的LOD简化算法,实现网络环境下大规模地形实时漫游。实验结果表明,在分布式网络环境下,该文中提出的方案可实现大规模地形实时漫游。     

大规模三维植被场景实时可视化方法

采用L系统结合野外观测数据来构建植被单体的三维结构模型,根据植被模型特点,分别对枝干和树叶两个组成部分进行几何简化,大幅度减少模型所需的几何要素数量。在冠层模型简化中,提出了分层LOD模型提取方法,该方法可以高效提取出多复杂度的冠层LOD模型,同时保证组成LOD模型的每片叶子都符合最小化误差方程的要求。在实时渲染过程中...     

一种快速地形纹理生成和虚拟漫游方法

复杂场景的大范围、高分辨率纹理的快速漫游是虚拟现实、GIS、仿真等领域的关键技术与难点。DEM是对地形地貌的数字描述和模拟,利用DEM数据生成可视化地形,可以更好的描述特定区域的地形特征,通过对特定区域中模型的纹理生成和映射,配合光照、大气等区域内自然场景的建模技术,可生成较为逼真的真实场景。基于OpenGL编程进行DEM地形可视化是实现地形实时漫游的方法之一,利用层次细节模型降低场景复杂度以提高漫游帧速率是该类系统中的常用方法,由于场景复杂度问题,不同的系统在具体算法实现中采用的方法也不尽相同。本文以一个虚拟校园为例,针对DEM数据转换和LOD模型面临的问题,给出了特定场景的LOD模型数据处理思想和纹理快速纹理生成、匹配、映射算法。同时给出虚拟实时漫游中第一人称漫游和飞行漫游的一般方法,讨论了在Windows环境下使用OpenGL进行虚拟漫游的基本步骤。提出了一种新的根据场景特点快速生成和映射纹理途径。结果表明,该方法在保证真实感条件情况下达到了满意的实时漫游效果。     

3D_DP和Quad_TIN支持下的大规模地形自适应LOD算法

将地貌综合的三维Douglas-Peucker方法引入地形LOD中,通过构建Quad_TIN模型,结合离散点的全局重要性分级、地形块的四叉树模型构建、高效的可见性判断及增量更新等策略,提出一种大规模地形实时动态显示的新算法。实验结果表明,在保证地形的自适应快速、逼真显示的前提下,可大大扩展三维Douglas-Peucker和Quad_TIN的适用范围及运算效率,为海量三维场景的逼真快速重构提供了现实可能性。     

面向山地灾害动态过程仿真的地形三维建模与可视化

基于山地灾害动态过程仿真需要的考虑,并针对该动态过程仿真时渲染数据量过大所造成的实时性较差的问题,提出了利用改进的三角形二叉树LOD算法实现地形三维建模与可视化的方法。算法对山地地形数据进行了分层和分块的预处理,用三角形二叉树表示地形网格,并结合视点和局部地形的粗糙程度,动态的载入所需的地形块和释放无用的地形块,使得内存中的地形数据维持在一定范围内。实验结果表明;在对地形渲染不失真的前提下,本方法能够有效地提高地形绘制的效率,可应用到大规模山地地形的三维建模与可视化中去,为整个山地灾害的动态过程仿真奠定了良好的基础。     

AML宏语言在地形剖面绘制中的应用

地形剖面的绘制作为地质勘查制图过程中最基础的工作,主要指沿地表某一直线方向上的垂直剖面图,以显示剖面线上断面地势起伏状况。本文主要阐述在地形剖面的绘制过程中,应用AML宏语言在Mapgis、Arc/info workstation平台上为地形剖面绘制形成批量化处理语言的进程,大大提高了内业的作业效率。     

基于DEM的地形单元多样性指数及其算法

在阐述地形信息表达研究进展的基础上,提出基于DEM地形单元多样性指数的概念和算法。地形单元多样性指数综合了高程、坡度、坡位、坡向、汇流量和水域信息等要素。其算法集成地形位置指数和地形湿度指数算法,采用图层叠加分析,设定分类、分级指标,进行重分类组合,划分地形单元类型,利用窗口分析法计算地形单元多样性指数。以四川省为试验区,利用精度为100 m的DEM数据和水域分布数据进行模拟计算,地形单元划分为13种典型类型,统计窗口半径设为900 m,计算出的多样性指数值小于0.5的区域仅占总面积的11%,大于0.75的区域达57%,符合实验区地形特征,并对算法进行了可行性分析和验证。结果表明,该算法提取的地形单元多样性指数可以有效反映地表形态的多样性特征及其变化。该研究结果为进一步探讨基于DEM地表形态信息的概念体系,以及从微观到宏观的地形信息空间分析研究创造了条件。     

地形湿度指数算法误差的定量评价

地形湿度指数(TWI)能够定量指示地形对土壤湿度空间分布的控制,是一种应用广泛的地形属性.目前基于栅格DEM的TWI计算方法结果各异,因此有必要对'TWI算法进行定量评价.对TWI算法通常是应用实际DEM数据进行评价.但实际DEM中存在的数据源误差会干扰对算法误差的评价.针对该问题,本文介绍了一种用不含数据源误差的人造...     

由地形剖面图的绘制看高中地理教学的有效性

毋庸置疑,课堂教学是目前高中地理教学的基本形式,是学生获取地理信息、锻炼提高多种地理能力并养成一定地理科学思维观的主阵地。课堂教学效果事关地理教学的质量和创新人才培育的实际价值,如何使地理课堂教学生动有效理应是教师追求的永恒目标。     

松嫩高平原县域土地利用空间格局地形梯度特征分析——以巴彦县为例

以黑龙江省巴彦县为研究区,基于研究区DEM数据,运用土地利用类型的分布指数、土地利用结构的信息熵、均衡度和优势度,明确研究区土地利用空间格局的地形梯度特征及地形因子对土地利用空间格局的影响。结果表明：① 研究区土地利用空间格局在地形因子的作用下存在明显的梯度特征,旱地、水田、草地、水域、建设用地及其他用地主要分布在较低地形级别区,林地主要分布在较高地形级别区。② 除林地以外,其他土地利用类型分布的优势地形位均位于较低地形级别区,林地分布的优势地形位位于较高地形级别区,各土地利用类型分布的优势区域不尽相同。③ 研究区土地利用结构的信息熵及均衡度变化趋势相同,优势度的变化趋势与信息熵、均衡度的变化趋势相反,土地利用空间格局与地形因子具有显著的相关性。     

Relict Shorelines and Ice Flow Patterns of the Northern Puget Lowland From Lidar Data and Digital Terrain Modelling

Airborne lidar data from the northern Puget Lowland provide information on the spatial variability and amplitude of raised postglacial shorelines, marine deltaic features and glaciomarine sediments deposited between approximately c. 12 920 and 11 050 ¹⁴C yr BP (15 960‐12 364 cal yr BP). Relict shorelines preserved in embayments on Whidbey and Camano islands (between 47°54′N and 48°24′N) are found up to an altitude of c. 90 m and record glacio‐isostatic movements attributed to postglacial rebound. The tilt of the regional minimum highstand sea level surface to the north of 0.80 m km^?1, with local variability from 0.25 m km^?1 to 0.77 m km^?1, is consistent with previous studies (Thorson 1989; Dethier et al. 1995). The local variability is related to the uncertainty in the depth of the water column above these features at the time of deposition and probable tectonic deformation. The information generated by these lidar data is most valuable in posing new research questions, generating alternative research hypotheses to those already formulated in the northern Puget Lowland.     

天目山阔叶林的TM影像及其地形的分维相关分析

在RS、GIS技术支持下,对天目山地区的TM影像进行处理与分类,得到研究区的阔叶林空间分布图。运用GIS空间分析与SPSS统计功能,对阔叶林的TM影像及其所处的地形进行分维估算,研究其分维的空间分布规律。阔叶林的TM影像分维在高程、坡度和坡向3个方面有分布规律:随海拔的升高、坡度的增加, TM影像分维呈增加的趋势;阳坡、半阴半阳坡比阴坡的影像分维大。阔叶林的地形分维在高程和坡向2个方面有分布规律:随海拔的升高,地形分维呈减小的趋势;阴坡比阳坡、半阴半阳坡的分维大;地形分维与坡度没有关系。阔叶林TM影像与其地形的分维之间存在正相关。     

山地地形对鼓浪屿历史文化街区风荷载作用效应研究

山地环境中的街区风荷载与平地条件下有明显不同。鼓浪屿历史文化街区处于台风易发地区,对其开展山地环境下风载作用效应的研究对科学保护历史建筑非常必要。本文以鼓浪屿历史文化街区为研究对象,运用ANSYS Fluent进行数值分析山地地形对鼓浪屿风场与风荷载体型系数的影响并提出对该地区已有建筑防风保护与建筑选址的建议。表明:(1)鼓浪屿的高风速、极值加速比、极值负压和极值风荷载体型系数均集中分布在成十字相交的两轴线的各山顶,两轴线是核心线性防风区域,龙头山、鸡母山和笔架山山顶为防风重点。(2)龙头山山顶近地面处加速比最大,对应产生极值风荷载体型系数。(3)两轴线的横风向加速比均大于顺风向,山顶加速效应大于峡谷侧风面大于峡谷底处。(4)山顶处数值模拟得到的风荷载体型系数与规范值差距不大,峡谷处由规范得出的修正系数较数值模拟值偏小。(5)海拔较低的迎风面和背风面山脚风速低,适合建筑选址。龙头山、鸡母山和笔架山山顶区为高风速频发且极值负压产生的区域,是加强建筑检修与维护、提高防风性能的重点,不宜作为建设选址。     

A hybrid representation for modeling,interactive editing,and real-time visualization of terrains with volumetric features

Terrain rendering is a crucial part of many real-time applications. The easiest way to process and visualize terrain data in real time is to constrain the terrain model in several ways. This decreases the amount of data to be processed and the amount of processing power needed, but at the cost of expressivity and the ability to create complex terrains. The most popular terrain representation is a regular 2D grid, where the vertices are displaced in a third dimension by a displacement map, called a heightmap. This is the simplest way to represent terrain, and although it allows fast processing, it cannot model terrains with volumetric features. Volumetric approaches sample the 3D space by subdividing it into a 3D grid and represent the terrain as occupied voxels. They can represent volumetric features but they require computationally intensive algorithms for rendering, and their memory requirements are high. We propose a novel representation that combines the voxel and heightmap approaches, and is expressive enough to allow creating terrains with caves, overhangs, cliffs, and arches, and efficient enough to allow terrain editing, deformations, and rendering in real time.     

基于神经网络的地面坡度与其他地形定量因子关联性分析--以黄土高原丘陵沟壑区实验为例

不同的地形因子从不同侧面反映地面的起伏特征或空间变异，各因子之间所存在的相互关联、相互制约、相互影响的程度与特征，在很大程度上揭示了地形发育与空间变异的内在本质，因而是地形学研究的重要内容。他以黄土高原丘陵沟壑区的16个样本地区为实验样区，以高分辨率、高精度的1：1万比例尺DEM为基准数据，应用BP神经网络模型，探讨地面坡度与其他地形因子之间的关联性特征。实验结果表明，利用神经网络分析方法可以有效评价地形因子对地面平均坡度的关联性。该研究方法为进行地貌多定量指标的的选择和多因子之间关联性的量化提供了一种新的方法。     

小尺度环境地形认知与空间行为的关系分析——以南京大学浦口校区为例

地形认知与空间行为间的交互影响是重要的人地关系,也是行为地理学近期重视的课题,但相关研究甚少。为考察日常活动中的上述交互作用,文章选择南大浦口校园为案例区,在预研究基础上,采用分层比例抽样,分别抽取认知与行为样本,并运用言语描述和草图方法获得被试的认知与行为数据。随后,通过绘制公共地形认知与行为地图及地理环境编码等定性方法,同时使用空间叠置与缓冲区及偏相关定量分析方法,得到以下结论：① 被试在认知地图中已编码了地形高程的等级秩序,基本认知了研究区的地形空间格局。② 校园行为节点以必要性活动场所为主,自发性活动与社会性活动场所为次;必要性活动路径分布于校园南部,呈直线,两端连接生活区和教学区;而自发性活动路径离散分布,连接更多的运动场所和环境景点。③ 地形认知与空间行为存在交互影响,具体表现为：地形认知影响了行为的空间格局,但此影响受行为的动机和效率认知的调控;反之空间行为是影响地形认知的主要因素,其影响受行为的动机与持续时间的调控。④ 宿舍位置是影响地形认知与空间行为交互作用的主要因素,而性别与学科的影响不显著。最后探讨了研究不足及发展方向。