地形三維可視化技術(shù)

前言

　　地形三維可視化是地理信息系統(tǒng)（CIS）、數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量（DP）和遙感（RS）的重要研究?jī)?nèi)容。高度真實(shí)感三維圖形的繪制一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)（CC）的重要內(nèi)容。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及現(xiàn)代數(shù)學(xué)理論的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，以虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）、科學(xué)計(jì)算可視化（SV，Scientific Visualization）為突出代表的一些嶄新的研究方向正吸引著越來(lái)越多的研究學(xué)者。作為自然界最復(fù)雜的景物——地形而言，地形三維可視化的理論和算法是眾多學(xué)科領(lǐng)域共同面臨的難題，也只能通過(guò)多門學(xué)科理論和技術(shù)的融合，才能在解決地形三維可視化問(wèn)題上找到突破口，從根本上解決地形的可視性、真實(shí)性和可量測(cè)性等問(wèn)題?！　”緯谖×擞?jì)算機(jī)圖形學(xué)、測(cè)繪學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)等眾多領(lǐng)域的大量先進(jìn)的理論成果的基礎(chǔ)上，對(duì)作者在近年來(lái)所完成的一系列科研項(xiàng)目的研究和實(shí)踐進(jìn)行了較系統(tǒng)的總結(jié)，在原博士論文的基礎(chǔ)上，對(duì)有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了充實(shí)和提煉，使之能較全面而系統(tǒng)地論述地形三維可視化方面國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀，反映出國(guó)內(nèi)該研究方向的成果和水平。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地論述了地形三維可視化的理論、技術(shù)和算法。主要內(nèi)容包括：地形三維可視化的基本理論；分形幾何在地形表面植被紋理模擬方面的應(yīng)用；基于紋理映射算法的高度真實(shí)感三維地形圖繪制；基于三維地形圖的空間查詢與地形分析：基于0penGL和遙感圖像的地形三維動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)。    全書反映了當(dāng)代地形三維可視化的新發(fā)展和新水平，該書可供攝影測(cè)量與遙感、地理信息系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)以及相關(guān)專業(yè)的教師、科研人員、研究生和高年級(jí)學(xué)生參考。

書籍目錄

第一章緒論　　1.1　引言　　1.2　地形三維顯示技術(shù)的發(fā)展概況　　1.3　自然景物造型方法綜述　1.4　數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量、地理信息系統(tǒng)與地形三維顯示　　1.5　本書的主要內(nèi)容第二章　地形三維顯示中的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備　　2.1　地形三維顯示中的數(shù)據(jù)類型　　2.2　DEM的數(shù)據(jù)獲取　　2.3　一種適用于大區(qū)域地貌矢量數(shù)據(jù)的DEM快速生成算法　　2.4　TIN數(shù)據(jù)的獲取方法　　2.5　DEM數(shù)據(jù)的組織　第三章　地形三維顯示的基本理論和算法　　3.1　地形三維顯示的基本過(guò)程　　3.2　DEM的遞歸細(xì)分　　3.3　投影變換的數(shù)學(xué)模型　　3.4　消隱與裁剪處理　　3.5　光照模型　　3.6　彩色合成技術(shù)　　3.7　地物符號(hào)疊加和注記　　3.8　本章小結(jié)　第四章　分形理論在地形三維顯示和數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用　　4.1　幾種常用的分形維數(shù)　　4.2　分形維數(shù)的計(jì)算　　4.3　基于fBm的分維特征　　4.4　基于ibm的地形表面逼真三維顯示算法　　4.5　基于分形子維數(shù)的自適應(yīng)中點(diǎn)移位法　　4.6　分形特征在地形數(shù)據(jù)分析中的若干應(yīng)用　　4.7　分形特征在遙感圖像分析與處理中的應(yīng)用與展望第五章　基于紋理映射算法的地形三維顯示技術(shù)　　5.1　以掃描地形圖為紋理圖像的地形三維可視化算法　5.2　基于地形要素矢量數(shù)據(jù)的三維地形圖的繪制　　5.3　紋理庫(kù)的建立　　5.4　紋理映射法中的反混淆處理　第六章　基于遙感圖像的地形三維顯視　　6.1　遙感數(shù)字圖像中的高精度點(diǎn)定位算法　　6.2　利用航攝像片生成地形的三維實(shí)景圖　　6.3　利用Landsat衛(wèi)星遙感圖像制作三維影像圖　　6.4　基于SPOT圖像的三維影像圖制作　　6.5　SAR圖像的三維可視化處理　第七章　基于三維地形圖的空間操作與地形分析　7.1　基于數(shù)據(jù)文件的三維地形圖上的空間查詢　　7.2　基于投影變換原理的空間坐標(biāo)計(jì)算　　7.3　基于三維地形圖的空間操作　　7.4　有關(guān)的分析和應(yīng)用　　7.5　基于DEM的光線追蹤算法　　7.6　本章小結(jié)第八章　地形的三維動(dòng)態(tài)顯示技術(shù)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　廣泛應(yīng)用，終于給傳統(tǒng)的在二維介質(zhì)平面上表示三維地形的技術(shù)手段和地形圖表示形式帶來(lái)了革命性的變革，這意味著解決地形表示上的抽象性與直觀性這一矛盾的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái)?！　恼軐W(xué)的意義上講，如果將依據(jù)一定的數(shù)學(xué)法則，用一系列專門的圖形符號(hào)，以平面地形圖的形式表示三維現(xiàn)實(shí)地形這一客觀實(shí)體，看作是人們對(duì)地形表示和認(rèn)識(shí)上的第一次飛躍的話，那么，利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、測(cè)繪學(xué)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)等學(xué)科理論，利用地形平面圖的數(shù)據(jù)和有關(guān)資料在通用計(jì)算機(jī)上完成三維地形世界真實(shí)再現(xiàn)，乃是人、們?cè)趯?duì)地形的認(rèn)識(shí)和表示上的第二次飛躍，它使人類在對(duì)地形表面的表示方式上達(dá)到了一個(gè)新的高度。　　因此，根據(jù)測(cè)繪學(xué)等學(xué)科理論，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，制作具有高度真實(shí)性的和可量測(cè)性的地形三維模型，實(shí)現(xiàn)三維地形表面的逼真還原，無(wú)疑是一項(xiàng)富有建設(shè)性和開(kāi)創(chuàng)性的工作。　　1.2 地形三維顯示技術(shù)的發(fā)展概況　　地形作為自然界最復(fù)雜的景物之一，對(duì)它的三維逼真顯示（仿真）技術(shù)，一直是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的重要研究?jī)?nèi)容，伴隨現(xiàn)代數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等理論和技術(shù)的發(fā)展，總的來(lái)說(shuō)，該領(lǐng)域已經(jīng)歷了線劃三維地形圖、實(shí)體型（模擬灰度型）三維地形圖、高度真實(shí)感三維地形圖這三個(gè)發(fā)展階段。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)發(fā)展初期，由于計(jì)算機(jī)處理速度、存貯空間、顏色數(shù)和顯示器分辨力的限制，人們只能繪制以線劃符號(hào)表示的三維地形圖。這類三維地形圖一般采用透視變換原理，按剖面方向消隱，地形表面線劃沒(méi)有經(jīng)光照模型處理，得到的是一幅有較好地形起伏立體感的三維線劃地形圖，但其內(nèi)容單調(diào)、信息貧乏、真實(shí)感差。

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