本文主要研究全球多分辨率虚拟地形环境中的若干关键技术,侧重解决全球环境下海量地形数据与实时渲染的矛盾问题。着重在全球海量地形数据的多分辨率模型结构设计、地形模型建模、纹理压缩、数据库存储和索引机制、地形数据实时快速调度、真实感椭球体的渲染和操控、海浪仿真等方面展开研究,并利用上述研究成果设计实现了一个原型系统。 本文的研究工作主要体现在以下几个方面: 1.提出用金字塔模型解决全球虚拟地形环境的多分辨率问题,并结合MRLOD技术设计并实现了一个全球金字塔模型。提出了金字塔模型的全球纵向分层方案和横向分块方案,详细说明了分块分层方案的规则、方法和结构;提出用TIN模型作为金字塔模型中的地形模型,并将Mipmap纹理引入金字塔模型,提出了一种新的Mipmap纹理生成方法和压缩方法,以提高Mipmap纹理实时装载速度和创建速度。 2.详细说明了金字塔模型中TIN地形模型的构网算法,包括算法使用的数据结构和算法的基本流程,重点放在算法的优化和模型存储结构上。提出了一种新的TIN地形模型接边算法,并通过实验验证了该接边算法的可行性。 3.引入数据引擎概念,并诠释了数据引擎在全球多分辨率虚拟地形环境构建中的必要性和主要功能;分别阐述了如何以文件和数据库两种方式存储全球金字塔模型;提出用四叉树技术实现对地形永久存储单元的快速索引,并用实验验证了该索引方案的可行性;提出用COM技术构建中间件,实现对分布式异构数据库的访问,并利用ATL开发了基于COM技术的数据库中间件,举例说明了如何在实时渲染过程中通过中间件和数据库接口访问金字塔模型的分布式异构数据库。 4.引入渲染引擎概念,并诠释了渲染引擎与数据引擎的密切关系;提出用大地空间直角坐标系作为全球多分辨率虚拟地形环境的参考坐标系,并给出了基于椭球体的视点控制算法;提出了一种基于椭球体的视场范围算法,并设计了一种视相关的多分辨率地形块调度方案,并用实验验证了该方案的可行性;针对z-buffer存在的不足,提出了一种新的大地坐标反算算法,着重提高反算坐标的精度和确保精度一致性。 5.针对地球表面70.9%被海洋覆盖的情况,对海洋仿真做出了尝试性探讨,并根据海洋本身的复杂性和全方位实现海洋仿真的难度,选择其中的海浪仿真为研究