3D地理信息系統(tǒng)(Geographic Information System,GIS)中的可視域分析在人們對地理空間的感知、認知中起到了重要作用,廣泛應(yīng)用于景觀分析、城市規(guī)劃、軍事、游戲等領(lǐng)域。本文基于此研究了基于三維地形的可視域分析的相關(guān)理論,并針對現(xiàn)有算法在瀏覽器端的不足,提出了一種基于WebGL的改進算法,使之可以高效的應(yīng)用于瀏覽器中,并結(jié)合實際案例,對于可視域分析在實際生產(chǎn)生活中的重要作用進行探討。本文主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:對可視域分析相關(guān)理論知識進行梳理總結(jié),詳細剖析了可視域分析的兩大基本因素,通視性分析以及可視域,其中通視分析是整個可視域分析的基礎(chǔ),如何有效的計算兩點間的通視性關(guān)系到可視域分析算法的復(fù)雜度,這也是之后進行算法改進的核心點,介紹了常用的四種通視性算法并對其各自優(yōu)缺點進行比較,使用時根據(jù)合適情況選擇對應(yīng)方法。同時分析了三種常用的基于視線的可視域分析算法,對于每種算法的原理進行了詳細闡述,為后文提出的改進算法打下理論基礎(chǔ)。在已有的基于視線的可視域分析算法的基礎(chǔ)上提出了一種高效的改進可視域算法。其改進原理主要是依靠地形連續(xù)性情況下,對于前點可視性的復(fù)用,從而節(jié)省大量計算,同時對于采樣點的選取也根據(jù)視線半徑進行優(yōu)化處理,以最大限度的提升算法效率。使用該改進算法與傳統(tǒng)基于視線算法以及軟件中的可視域分析進行實驗對比,分別在山地、丘陵、平原等不同地勢區(qū)域執(zhí)行可視域分析,對算法執(zhí)行時間以及計算點數(shù)進行統(tǒng)計,可以看到改進算法在執(zhí)行時間上的提升非常明顯,計算量大幅降低,尤其是在地勢平坦、遮擋較少區(qū)域,改進算法的效果尤為明顯。通過實驗結(jié)果對比也很好的驗證了改進算法的高效性。結(jié)合改進算法,利用Cesium平臺,構(gòu)建基于WebGL的可視域分析系統(tǒng),其中有三個核心技術(shù)點,影像以及地形數(shù)據(jù)加載、觀察點選取、可視域計算與顯示,結(jié)合Cesium相關(guān)技術(shù),對這三個關(guān)鍵點進行分析并編程實現(xiàn)。最后利用構(gòu)建的基于WebGL的可視域分析系統(tǒng)結(jié)合實際案例,以武當(dāng)山景區(qū)為例,選取五個著名景點,執(zhí)行景觀可視域分析,并通過新增點進行可視域分析說明新建景觀點的合理性,闡明了三維地形可視域分析在景觀分析、規(guī)劃、設(shè)計中重要作用,同時對于武當(dāng)山森林防火瞭望臺的選址利用可視域分析進行了分析布局規(guī)劃。
【學(xué)位單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P208
【部分圖文】：

圖２￣４?Ｊａｎｕｓ原理示圖???算法??法是基于Ｂｒｅｓｅｎｈａｍ的直線繪制原理的。利用的近形高程都與格網(wǎng)中距離該點最近的節(jié)點高程相同，等于該格網(wǎng)中心點的高程值。采樣高程點的選取主

投影到格網(wǎng)上，同時還需加算視線投影與格網(wǎng)以及劃分對角線的交點，之后與其他??算法類似，依次比較交點得地形高程與視線對應(yīng)點高度，即可判斷出通視與否。原??理如圖２４所示。ＭｏｄＳＡＦ算法對ＤＥＭ格網(wǎng)做了進一步的改變，使得地形分片表面??更加平滑，也避免了如Ｊａｎｕｓ算法中計算高程時的所用的四點雙線性多項式內(nèi)插而??改用計算更簡便的線性內(nèi)插。??１７??

插值來獲取交叉點的高程。在進行通視性判斷時，使用斜率進行比較而不是直接使??用高程比較大小，劃分線與視點的斜率大于視點與目標(biāo)點斜率的，則目標(biāo)點與視點??之間不通視，否則可視。原理如圖２－７所示。可以看到由于需要計算斜率，需要將??所有交點的高程值計算在求出斜率，這種方式的計算速度比較慢，但是精度會高于??Ｊａｎｕｓ算法。??１８??
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本文編號：2857409