三维地形可视化的关键技术研究

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长期以来,地形的二维静态表现形式难以完整、直观的描述真实的地形地貌。计算机三维可视化技术的不断发展,为地形的可视化提供了有力支持。今后,三维地形重现技术将在军事、工程、游戏娱乐等领域得到越来越广泛的应用。   本文首先给出了DEM概念并分析了其特征,并结合DEM的数据获取方法和构建方法,讨论了三维地形的建模问题;介绍了不规则三角网和规则格网的基本概念,为三维地形的重现提供了理论基础。其次,基于Delaunay三角剖分理论,分析并总结了Delaunay三角剖分算法,并在此基础上重点对Bowyer-Watson算法进行了研究,使用其改进算法实现了利用离散点生成不规则三角网,之后跟踪等高线。另外,本文研究了不规则三角网层次细节的已有算法,把渐进网格和它的改进算法相结合,实现了不规则三角网的实时显示。接着,分析和总结了规则格网层次细节算法的主要方法,实现了基于Geomipmapping算法的规则格网层次细节显示。最后,为验证以上算法的有效性,本文利用某工程实例的地面测量数据,通过C++和OpenGL编程,实现了三维地形漫游系统。   实验表明,本文采用的改进后Delaunay三角剖分算法效率明显高于改进前的算法;不规则三角网和规则格网的层次细节算法明显提高了传统方法的渲染效率。  
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