【摘要】：在GIS界，地理信息可視化一直是一項(xiàng)重要內(nèi)容，它通過(guò)直觀的方式對(duì)采集的地理信息進(jìn)行可視化表達(dá)，一方面有利于地形地物的識(shí)別，另一方面方便了對(duì)地理信息的空間分析和數(shù)據(jù)處理，在與地理信息相關(guān)的各領(lǐng)域都發(fā)揮著極為重要的作用。 “數(shù)字地球”概念的提出將地理信息的表達(dá)和處理帶入數(shù)字化時(shí)代，在此時(shí)代背景下，地理信息數(shù)據(jù)量亦呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，大規(guī)模地形場(chǎng)景的實(shí)時(shí)可視化成為構(gòu)建“數(shù)字地球”的一項(xiàng)基本手段，在眾多領(lǐng)域存在著廣泛的應(yīng)用。 通常情況下，大規(guī)模地形場(chǎng)景的實(shí)時(shí)繪制包括三類(lèi)方法：基于規(guī)則格網(wǎng)的繪制方法、基于不規(guī)則三角網(wǎng)的繪制方法和基于點(diǎn)模型的繪制方法，其中，基于不規(guī)則三角網(wǎng)的繪制方法由于模型結(jié)構(gòu)復(fù)雜，目前的研究并不多見(jiàn)，鮮有成功應(yīng)用的例子。由于不規(guī)則三角網(wǎng)在地形表達(dá)和數(shù)據(jù)適應(yīng)性方面的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，本文對(duì)這一方法進(jìn)行深入研究，并最終設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于不規(guī)則三角網(wǎng)的大規(guī)模數(shù)字地形場(chǎng)景實(shí)時(shí)繪制的原型系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明該系統(tǒng)能達(dá)到每秒10幀以上的繪制速度，具備了一定的實(shí)時(shí)繪制能力；屏幕上點(diǎn)的分布密度均勻，取得了較好的繪制效果。 基于不規(guī)則三角網(wǎng)的大規(guī)模數(shù)字地形場(chǎng)景實(shí)時(shí)繪制，首先要解決的是基于不規(guī)則三角網(wǎng)繪制的實(shí)現(xiàn)策略問(wèn)題，其次是數(shù)據(jù)組織和動(dòng)態(tài)調(diào)度問(wèn)題，再次是不規(guī)則三角網(wǎng)的快速構(gòu)建問(wèn)題，，對(duì)這些方面，本文都進(jìn)行了深入探討。同時(shí)，要完成大規(guī)模數(shù)字地形場(chǎng)景的實(shí)時(shí)繪制，頂點(diǎn)緩存區(qū)對(duì)象（VBO）、多線程技術(shù)（Multi-thread）、內(nèi)存映射技術(shù)（MemoryMapping）也是重要的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)這些技術(shù)，本文也進(jìn)行了充分引入。 本文所取得的創(chuàng)新成果主要包括以下方面： （1）在點(diǎn)云數(shù)據(jù)組織和動(dòng)態(tài)調(diào)度基礎(chǔ)上的三角網(wǎng)實(shí)時(shí)可視化方法。目前，基于三角網(wǎng)的地形場(chǎng)景可視化常用的方法是基于三角網(wǎng)組織地形場(chǎng)景數(shù)據(jù)，通過(guò)三角網(wǎng)的實(shí)時(shí)簡(jiǎn)化或細(xì)化進(jìn)行場(chǎng)景顯示。理論和實(shí)際均表明，這種方法難以適應(yīng)大規(guī)模地形場(chǎng)景實(shí)時(shí)繪制要求。本研究突破了這種思維定勢(shì)，采用簡(jiǎn)單的方法，即使得系統(tǒng)同時(shí)具備了基于三角網(wǎng)和基于頂點(diǎn)的實(shí)時(shí)繪制能力。 （2）一種新的快速高質(zhì)量的點(diǎn)云簡(jiǎn)化算法。本文提出一種新的點(diǎn)云簡(jiǎn)化算法，算法基于先控制后細(xì)部的思想，將分割聚類(lèi)法和分裂聚類(lèi)法相結(jié)合，充分發(fā)揮二者的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際測(cè)試表明，算法對(duì)各種分布情況的點(diǎn)云均能取得較高的點(diǎn)云簡(jiǎn)化質(zhì)量，而且具有很高的速度。 （3）基于線性四叉樹(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)度算法。本文基于視距提出一種動(dòng)態(tài)調(diào)度算法，算法根據(jù)四叉樹(shù)結(jié)點(diǎn)的最小完全可見(jiàn)距離計(jì)算當(dāng)前視距下結(jié)點(diǎn)應(yīng)該顯示的細(xì)節(jié)層次（LOD），通過(guò)調(diào)節(jié)結(jié)點(diǎn)最小完全可見(jiàn)距離，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)LOD的自適應(yīng)控制。本部分對(duì)結(jié)點(diǎn)可見(jiàn)性判定算法同樣進(jìn)行了創(chuàng)新，該算法能快速實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)與視景體的相交檢測(cè)，有效地加速了調(diào)度計(jì)算。 （4）基于多線程并行的Delaunay三角網(wǎng)構(gòu)建算法。本文提出并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高效的基于多線程并行的Delaunay三角網(wǎng)構(gòu)建算法，其中所用到的三角網(wǎng)合并算法為本文新提出的一種算法，該算法理論上能對(duì)任意多個(gè)互不重疊的三角網(wǎng)進(jìn)行合并，而且具有較高的效率。實(shí)驗(yàn)表明，在四核條件下，本文提出的并行算法相對(duì)于串行算法能將速率提高4倍以上。 （5）基于不規(guī)則三角網(wǎng)的大規(guī)模數(shù)字地形場(chǎng)景實(shí)時(shí)可視化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本文提出基于界面層、渲染層、調(diào)度層、數(shù)據(jù)層四層結(jié)構(gòu)體系框架和基于主線程和調(diào)度線程協(xié)同工作的系統(tǒng)運(yùn)行流程設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了基于不規(guī)則三角網(wǎng)的大規(guī)模數(shù)字地形場(chǎng)景實(shí)時(shí)可視化，并提供了海量數(shù)據(jù)處理的可能。本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)對(duì)基于其他模型的實(shí)時(shí)可視化和處理系統(tǒng)同樣具有很好的參考意義。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類(lèi)號(hào)】：P217;P208

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2387469