基于多分辨率半边的三维地形自适应无缝建模

"限定四叉树"法可以实现三维地形自适应无缝建模,但仍存在一些问题,如计算量大、数据冗余等。该文将多分辨率半边理论引入到三维地形建模中,提出了适合自适应地形格网存储和格网面提取的方法;设计并实现了三维地形自适应无缝建模的算法;最后,应用C语言和DirectX工具,开发了相应的可视化实验系统。与"限定四叉树"法相比,该方法不需要反复检测相邻格网的层差,且随剖分层次的增加,格网数量和渲染数据量的降低率逐渐增大,分别达13.9%和12.2%(剖分层次为7)。     

基于四叉树索引构建TIN的高效合成算法

不规则三角网(TIN)可以逼真的模拟地形表面,因此被广泛应用于地学领域。Delaunay三角剖分算法是构建TIN网的最优算法,该文对传统Delaunay三角网构建算法进行分析,提出了一种针对大规模离散数据点生成TIN的高效合成算法。该算法首先根据离散点的分布位置和密度对其进行四叉树区域划分;然后以每个叶子节点的边界四边形为凸包,采用逐点插入法构建三角网;最后采用顶点合并法自底向上合并具有相同父节点的4个子节点,生成Delaunay三角网。实验结果表明,该算法时间复杂度较低,有效提高了TIN网的构建效率。     

基于球面DQG的矢量与地形数据无缝集成

现有的全球大规模空间数据可视化系统主要侧重于影像和地形数据的综合表达,针对矢量与地形的集成可视化能力相对较弱。该文以球面退化四叉树格网(Degenerate Quad-tree Grids,DQG)为基础,通过DQG格网的三角化过程构建了地表DEM模型,并提出了从矢量线对象到地形格网表面的映射方法。采用GTOPO30数据集和国界矢量数据进行了相关实验,结果表明:该方法能实现矢量数据与多分辨率DEM的无缝集成,并能有效地避免矢量对象"悬浮"和"入地"等现象。     

球面退化四叉树格网的剖分及变形分析

为有效解决经纬度格网与四元三角网(QTM)在全球空间数据管理与操作中存在的不足,提出一种新的全球离散格网剖分方法——球面退化四叉树格网(DQG),给出该格网的剖分原理与编码规则,并对其进行几何变形计算与分析。结果表明:DQG既具有经纬度格网结构简单的特征,又具有QTM几何变形稳定等优点。     

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。     

多叉树蚁群算法及在区位选址中的应用研究

本文提出了基于多叉树蚁群算法(ant colony optimization based on multi-way tree) 的区 位选址优化方法。在多目标和大型空间尺度约束条件下,地理区位选址的解决方案组合呈现 海量规模、空间搜索量庞大,难以求出理想解。基于多叉树的蚁群算法对地理空间进行多叉树划分,在多叉树的层上构造蚂蚁路径(ant path),让蚂蚁在多叉树的搜索路径上逐步留下信息 素,借助信息素的通讯来间接协作获得理想的候选解。采用该方法用于广州市的地理区位选址,取得良好结果。实验结果表明：采用基于多叉树的蚁群算法,改善了蚂蚁在空间搜索能 力,适合求解大规模空间下的区位选址问题。     

基于球体退化八叉树的全球三维网格与变形特征

基于投影的度量空间变换为数字地球及数字区域建设带来了几何裂缝、投影变形等问题,解决问题的根本途径是摒弃投影.直接在球体流形空间建立统一的地球空间基础框架.该文将球面离散网格向球体内部扩展,基于球体退化八叉树提出一种全新的全球三维空间网格剖分方法--球体退化八叉树网格(SDOG).SDOG具有多层次、多分辨率特性,且网格单元面积、体积变形稳定,可对包括地球在内的任意球体进行有序的多层次三维空间剖分,可为全球空间数据集成组织与检索、多层次空间建模与可视化、地球系统科学研究等提供统一的地球空间基础框架.     

基于地形坝体一体化三维场景的水库洪水淹没模拟

提出一种无缝融合地形三角网与坝体虚拟现实模型、构建一体化水库库区三维场景的方法。基于真实连续的下垫面环境进行确定水位的淹没模拟,其中地形部分以迭代实现邻接扩展的淹没算法,坝体部分通过高程比较与体元轴对齐包围盒相交判断确定迎水面受淹形态。通过计算广义三棱柱及其变体的离散水体体积,求得水位对应库容,并构建二分查找判定树,以快速获取接受净入库洪量后的库区洪水淹没结果,并在三维场景中渲染表达。实验结果表明,基于地形坝体一体化三维场景的计算模拟方法,相比传统库容曲线与洪水风险图能够在展现库区洪灾影响范围的同时,兼顾坝体局部的淹没细节。     

基于双目立体视觉的三维地形重构

三维地形重构是移动机器人研究领域中的一个研究方向,移动机器人在未知环境中工作时需获取周围环境信息来重构地形,并利用地形进行定位和导航。本文提出一种基于双目立体视觉的三维地形重构方法。1双目立体视觉三维地形重构双目立体视觉的基本原理是从两个视点观察同一景物,以获取不同视角下的感知图像,通过成像几何原理计算图像像素间的位置偏差(视差),获取景物的三维信息。双目立体视觉系统通常分为5部分。1)图像获取：计算机立体视觉常用双目图像,获取图像的视点可在一条直线上,也可在一平面上,或呈立体分布。在感知范围不太大、遮挡较少的情况下,采用光轴平行、基线共线的布置将大大简化后续处理过程。2)摄像机标定：物体表面某点的三维几何位置与其在图像中对应点间的相     

基于地形特征的流域水文相似性

流域地形控制着地表径流的路径和累积水量的空间分布。地形指数ln(a/tanβ)反映了径流在流域中任一点的累积趋势以及重力使径流顺坡移动的趋势,流域地形可以用地形指数的空间分布来表示。地形指数可用作水文相似性指数,即具有相同地形指数的点对降雨具有相同的水文响应。TOPMODEL利用地形指数频率分布计算流域径流过程,可以认为:具有相同地形指数频率分布的流域具有水文相似性。分析认为长江流域上游的沿渡河流域与香溪河流域具有水文相似性,利用香溪河流域率定的模型参数计算的沿渡河流域径流过程,与实测过程拟合较好     

DEM地形简化指标的分析研究

该文对基于局部误差、曲率和法向量的5个地形简化指标进行分析评价,用离散的高斯合成曲面来模拟真实DEM,以解析得到的高斯曲率作为地形简化指标“真值”,通过对各个指标“保特征性”可信度的分析,获得对这5个指标的整体评价：1)基于法向量的地形简化指标更能反映地形特征;2)各指标的“保特征性”随简化比的减小呈线性上升;3)各指标的优劣排序对地表形状和分辨率不敏感;4)各指标“保特征性”可信度在同一分辨率下较为稳定。并用实例验证结论的正确性。     

基于Kriging的地形高程插值

将地形高程作为区域化变量,根据普通Kriging法由散乱的高程点进行地形高程插值,并采用Matlab软件开发专门的程序,实现研究区高程插值计算与结果可视化分析。以广州市南沙区10 km2范围内的200个高程点数据为例,分别运用球面模型、指数模型和高斯理论变差函数模型进行10 m×10 m格网插值,借助Matlab可视化分析插值结果及其精度,表明采用指数模型效果最好。     

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Hoops的钻孔三维可视化技术研究

在矿体三维可视化建模过程中,钻孔和品位的三维可视化是其关键步骤之一,该文引进三维图形引擎库Hoops,采用Windows编程语言VC实现了钻孔轨迹及其品位分布三维可视化组件,为开发矿体的三维实体模拟软件系统奠定基础。工程应用表明,该组件性能稳定,能够精准地模拟实际钻孔分布情况。     

Morphometric Comparisons Between Rogen Terrain and Hummocky Terrain

Visual interpretation of aerial photography suggests that certain geomorphological similarities exist between the hummocky terrain of central Alberta, Canada, and the Rogen terrain of Nunavut, Canada. This study statistically compares the two landform types based on measures of depression shapes and ridge orientations. Comparison of depression shapes indicates that two of three sample areas chosen from the hummocky terrain study area are statistically similar to those of the Rogen terrain study area. Analysis of ridge orientations indicates the ridge crests from two of three hummocky terrain sample areas, and ridge crests from within the Rogen terrain study site all exhibit a preferred trend. Variability in the process of formation may explain why only particular areas throughout the hummocky terrain exhibit patterns similar to the Rogen terrain and others do not. Statistical similarities in two-dimensional form between the hummocky terrain of central Alberta and the Rogen terrain of the Northwest Territories however, suggest that these landforms may have a common or similar origin.     

旅游景区三维可视化场景构建

针对旅游景区的三维建模方法进行研究,着重探讨自然景观、人文景观的三维表现,包括地面三维信息与地下三维体、物质与非物质文化景观的三维显示;提出三维数据采集的质量控制方法及建模规范,并以浙江省温州市江心屿景区为例,实现了该旅游景区的三维场景构建。     

一种基于TIN的地形剖面线生成算法

在目前已有基于规则格网(Grid)生成地形剖面线的基础上，提出了一种适用于不规则三角网(TIN)的剖面线生成算法。该算法充分利用TIN中各三角形间存在的拓扑关系，实现了与剖面线相交三角形的快速搜索，大大提高了算法的执行效率。由于地形简化后的TIN仍保留三角形间的拓扑关系，该剖面线生成算法还适用于多分辨率的海量TIN数据。     

典型黄土地貌类型区的地形复杂度分形研究

黄土高原地貌形态与地形复杂度自南向北有序变化,构成了举世瞩目的独特的地理景观。选择陕西省南北剖面六个典型黄土地貌样区为基本实验区,以其1∶1万栅格DEM为数据源,探讨典型黄土地貌类型区的地形复杂度分形与空间分异特征。首先提出的元分维模型方法,以计算得到的DEM元分维值作为特征指标,研究样区的地形复杂度问题。这种通过滑动窗口的扩展分维分析方法,既可以用于分析该区域不同尺度下的地形复杂度变化情况,也可以探讨区域的局部单元复杂程度及其空间分布,从而不再局限于对全区域的单一分维评价。以此为基础,进一步应用元分维谱方法,研究地貌网格单元的元分维分级分布情况。实验结果表明:以绥德和延川为代表的黄土峁状丘陵沟壑区最为复杂,以宜君和甘泉为代表的梁状丘陵沟壑区居中,而以淳化为代表的黄土塬区和以神木为代表的风沙黄土过渡区最为平缓。实验进一步证明了扩展分形方法在黄土地貌研究中的可行性。     

基于强约束Delaunay-TIN的三维地学模拟与可视化

该文以煤层为例,在分析地层底板空间信息特征的基础上,以地层底板等高线为数据源,基于强约束Delau－nay三角形研究含量断层约束的三维地学模拟的数据组织方法,设计地层底板要素的数据结构,并讨论底板各要素的拓扑关系。进而以Delphi和OPGL编程,在CeoMo^3D系统中开发插件,实现了地层底板的3D可视化和基于Voronoi图的地层体积与矿层的储量计算。