本文關(guān)鍵詞：面向數(shù)字海洋應(yīng)用的全球地形數(shù)據(jù)組織與可視化技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 全球地形 地形可視化 數(shù)據(jù)組織 層次細(xì)節(jié) 數(shù)字海洋

【摘要】：隨著“數(shù)字地球”和“數(shù)字海洋”概念的相繼提出,全球地形數(shù)據(jù)組織管理與可視化技術(shù)得到了越來(lái)越多的重視。如何構(gòu)建一個(gè)面向領(lǐng)域應(yīng)用具有高度真實(shí)感與流暢渲染效率的全球地形可視化場(chǎng)景成為一個(gè)迫切需求。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了多種優(yōu)秀的地形繪制算法并推出各種三維地形可視化系統(tǒng),但研究對(duì)象大多是基于陸地的、平面的、局部的虛擬地形場(chǎng)景,無(wú)法有效滿(mǎn)足多源異構(gòu)特點(diǎn)的復(fù)雜海洋數(shù)據(jù)數(shù)字產(chǎn)品對(duì)地理空間基礎(chǔ)地形信息的需求。我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó),從國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略角度出發(fā),我國(guó)已將“數(shù)字海洋”列入國(guó)家海洋科學(xué)技術(shù)發(fā)展計(jì)劃,隨著這一發(fā)展目標(biāo)的確定和實(shí)施,構(gòu)建面向數(shù)字海洋應(yīng)用的全球地形可視化系統(tǒng)成為迫切需要解決的重要課題。本文針對(duì)數(shù)字海洋應(yīng)用需求的特點(diǎn),將地形從陸地?cái)U(kuò)展到海底,從平面擴(kuò)展到球面,從局部擴(kuò)展到全球,圍繞構(gòu)建具有多分辨率結(jié)構(gòu)的全球地形三維可視化系統(tǒng),開(kāi)展面向數(shù)字海洋應(yīng)用的陸地和海底、平面和球面、局部和全球一體化的全球地形數(shù)據(jù)組織與三維可視化研究。論文的主要研究?jī)?nèi)容和取得的研究成果如下：(1)全球地形數(shù)據(jù)組織與管理在深入研究全球空間剖分方法的基礎(chǔ)上,針對(duì)全球地形高程數(shù)據(jù)的特點(diǎn),制定一致均勻分布的全球海陸地形數(shù)據(jù)空間剖分策略。利用四叉樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)建地形多分辨率高程數(shù)據(jù)金字塔模型,基于行列號(hào)設(shè)計(jì)了一種適合調(diào)度的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式與地形塊節(jié)點(diǎn)選擇方法。(2)基于距離依賴(lài)的全球地形繪制在全球地形數(shù)據(jù)多分辨率金字塔組織模型的基礎(chǔ)上,基于視點(diǎn)距離選擇LOD層次,以地形塊節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)處理與地形繪制基本單元,使用同一個(gè)頂點(diǎn)緩沖區(qū)對(duì)象實(shí)現(xiàn)場(chǎng)景中所有地形塊節(jié)點(diǎn)的GPU渲染。在不同層次LOD裂縫處理上,使用平滑過(guò)渡的方法。(3) 面向海洋應(yīng)用的全球三維地形可視化實(shí)現(xiàn)在總結(jié)上述全球地形數(shù)據(jù)組織與管理和基于距離依賴(lài)的全球地形繪制算法的基礎(chǔ)上,給出了GPU算法處理流程,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)面向全球海陸地形數(shù)據(jù)的可視化原型系統(tǒng)。并結(jié)合數(shù)字海洋應(yīng)用提出一種交互式三維地形編輯的解決方案,重點(diǎn)考慮了多種地圖投影變換、海底陸地高程非同步交互修改以及地形與地理矢量數(shù)據(jù)匹配融合的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。本文面向數(shù)字海洋應(yīng)用,基于中國(guó)海洋大學(xué)自主研發(fā)的海洋虛擬現(xiàn)實(shí)與可視化平臺(tái)i4Ocean渲染引擎,對(duì)地形數(shù)據(jù)進(jìn)行有效組織與管理,構(gòu)建了全球海陸地形三維可視化系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,系統(tǒng)具有較高的繪制性能、良好的可移植性與可擴(kuò)展性,能夠在平面球面、局部全球之間交互切換,并能根據(jù)海洋數(shù)據(jù)維度特點(diǎn)實(shí)時(shí)非線性編輯修改地形高程,能夠滿(mǎn)足多種類(lèi)型海洋數(shù)字產(chǎn)品對(duì)基礎(chǔ)空間地理信息的需求,為國(guó)家“數(shù)字海洋”發(fā)展戰(zhàn)略提供服務(wù)。
【關(guān)鍵詞】：全球地形 地形可視化 數(shù)據(jù)組織 層次細(xì)節(jié) 數(shù)字海洋
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P208;P229
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 1 緒論12-21
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 地形可視化算法13-15
• 1.2.2 地形可視化系統(tǒng)15-17
• 1.3 研究目的和意義17-19
• 1.3.1 研究目的17-18
• 1.3.2 研究意義18-19
• 1.4 論文組織結(jié)構(gòu)19-21
• 2 相關(guān)理論與技術(shù)21-30
• 2.1 全球空間數(shù)據(jù)網(wǎng)格剖分模型21-23
• 2.2 數(shù)字地形表示模型23-25
• 2.2.1 規(guī)則網(wǎng)格模型23-24
• 2.2.2 不規(guī)則網(wǎng)格模型24-25
• 2.3 GPU加速繪制技術(shù)25-27
• 2.3.1 GPU特性26
• 2.3.2 著色器26-27
• 2.4 i4Ocean平臺(tái)介紹27-29
• 2.4.1 i4Ocean平臺(tái)渲染引擎27-28
• 2.4.2 i4Ocean平臺(tái)場(chǎng)景管理28-29
• 2.5 本章小結(jié)29-30
• 3 全球地形數(shù)據(jù)組織與管理30-39
• 3.1 多分辨率金字塔模型30-31
• 3.2 分層分塊方案設(shè)計(jì)31-34
• 3.2.1 地形數(shù)據(jù)分層32
• 3.2.2 地形數(shù)據(jù)分塊32-34
• 3.3 基于行列號(hào)的地形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)34-36
• 3.3.1 文件組織方式34-35
• 3.3.2 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)35-36
• 3.4 地形塊結(jié)點(diǎn)的快速查找36-37
• 3.4.1 地形瓦片文件索引36-37
• 3.4.2 地形瓦片坐標(biāo)計(jì)算37
• 3.5 本章小結(jié)37-39
• 4 全球地形實(shí)時(shí)可視化算法39-48
• 4.1 基于距離依賴(lài)的全球地形可視化40-43
• 4.1.1 視點(diǎn)相關(guān)的層次選擇40-41
• 4.1.2 地形數(shù)據(jù)瓦片繪制41-42
• 4.1.3 裂縫和突躍處理42-43
• 4.2 面向海洋應(yīng)用的地形交互編輯43-46
• 4.2.1 多種空間坐標(biāo)變換43-44
• 4.2.2 海底陸地地形高程非同步修改44-45
• 4.2.3 地形融合地理矢量數(shù)據(jù)45-46
• 4.3 地形真實(shí)感效果增強(qiáng)46-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 5 基于i4Ocean平臺(tái)的三維地形可視化實(shí)現(xiàn)48-58
• 5.1 算法繪制流程48-49
• 5.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與結(jié)果49-57
• 5.2.1 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)環(huán)境49
• 5.2.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)49-51
• 5.2.3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步驟51
• 5.2.4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)效果51-56
• 5.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析56-57
• 5.3 本章小結(jié)57-58
• 6 總結(jié)與展望58-61
• 6.1 總結(jié)58-59
• 6.2 展望59-61
• 參考文獻(xiàn)61-65
• 致謝65-66
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：845724