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地理信息系统(GIS)是人们将计算机引入地理相关学科后出现的一项新的技术。随着计算机技术的发展与普及,GIS技术也逐渐成熟。一方面,利用二维的图形图像描述与分析现实世界已经不能满足人们的需求,人们渴望能利用三维图形图像真实地反映现实的世界以及实时发生的一些变化;另一方面,“数字城市”作为城市信息化运动的旗帜,已经在全世界范围内迅速发展起来。结合三维可视化技术显示城市三维景观因此成为当前地理信息系统的重要研究内容之一。
城市三维空间现状数据具有直观性强、信息负荷大、内容丰富等优点,利用这些数据建立城市动态的、交互的、可视化的三维景观,并应用到城市规划、住宅小区综合管理、环境保护、交通监控、邮电通讯、城市旅游等诸多领域,对城市可持续发展有重要的现实意义。
本文针对当前三维景观系统研究现状,结合项目实际,以虚拟现实技术理论为基础,以三维城市景观的系统集成和功能实现为主要研究内容,从理论到实现,进行了系统而富有成效的研究。本文完成主要工作有:
1.针对三维地物建模,为保证大范围快速建模和模型的准确表达,给出了各种地物建模方法。
2.从复杂数据类型的实际出发,在考虑模型编辑存储实现的同时,顾忌三维实体拓扑关系,提出了一种三维实体数据组织方式,实现了对实际场景中各种实体的模型建模。
3.实现了一个高效通用、功能强大的三维显示平台,为三维城市景观系统的渲染绘制提供了很好的支持。
4.深入研究三维交互操作算法,创新地实现了一套二维鼠标的三维交互算法,实际应用中取得了很好的操作反馈效果。
5.纹理管理是三维景观系统相当重要的内容,本文对纹理管理等高级主题进行了详细的讨论;并实现了几种纹理自动映射算法,特别给出了一种手工纹理映射算法,极大提高了纹理映射的灵活性。
6.在三维实体的几何数据和属性数据的数据库集成,三维景观的网络发布,三维城市景观应用研究等方面,积极消化国内外资料,做大量卓有成效的尝试。
7.在对比研究的基础上,给出了一种三维景观系统整体框架结构,做到了先进性和实用性的统一。
作者基于上述研究成果并结合实际项目利用VC++6.0与三维基本图形库设计研发出三维城市景观系统。论文中给出了该系统的实现方案、系统主要功能模块以及一些实例输出结果。
最后,对本论文的研究工作做了全面总结,指出了目前研究中存在的不足及下一步的研究方向。