基于LOD的地表特征物与地形的融合绘制

作     者：陈庆刚 

作者单位：中国石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈国军

授予年度：2009年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：地形融合 虚拟环境 裂缝处理 细节层次模型 实时绘制 

摘      要：地表特征物与地形的融合对三维虚拟环境真实感有重要作用。在地形的交互仿真应用中,由于视点接近地面,所以对地物与地形的融合细节和精度要求较高。然而,在实际开发过程中,由于地物、地形模型往往是通过不同的建模方法生成,两者的数据结构和组织方式有很大差别等原因,导致地物与地形不能正确融合。因此,从可视化、精确定位、查询分析的角度,实现地物模型与地形模型在数据层次的融合是急待解决的问题。 现有的融合方法,主要存在两个方面的问题:一是当前大多数融合方案都是基于TIN地形三角网的,对于基于规则格网表示的地形与地物的融合很少涉及;二是地物模型和地形模型建模方式不同,导致融合困难。针对这两个问题,通过回顾虚拟地景仿真中地形建模的常用方法和关键技术以及地物的建模方法,为地物模型与地形模型的融合提供了模型准备。根据地物与地形位置关系,提出独立于地形的地物和地形的融合方案以及依赖于地形的地物与地形的方案。并重点对这两类地物的融合算法进行了研究,主要包括以下几方面: (1)提出一种通过扩展变化单元格分辨率,用更精细的规则三角形描述特征物轮廓,结合视点相关的LOD简化技术实现地物和地形的融合方法。 (2)加入过渡区域,处理变化单元格和地形单元格因分辨率不一致导致的裂缝问题,引入窗口扫描技术,解决了相邻单元格边上顶点状态相互影响的问题。 最后,在不同的阈值下,对融入道路的地形增加的三角形数和LOD生成时间作对比分析,并根据本文给出的地物融合的精度评价方法,统计道路边界处三角形顶点的平面位置与道路边界的偏离情况。数据统计表明,在选择合适的阈值条件下,该方法对地形实时绘制影响较小,而且融合效果逼真。