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开源虚拟引擎三维地形环境拓展研究

作　者: 杨俊杰
导　师: 臧淑英
学　校: 哈尔滨师范大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 地理信息系统虚拟地理环境空间分析虚拟引擎物理引擎
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

经过半个世纪的发展,地理信息系统经历了桌面端地理信息系统、嵌入式地理信息系统、网络地理信息系统等发展阶段,在全新的技术革新浪潮下,新的理论与技术体系不断涌现出来,如虚拟地理环境、三维地理信息系统等。虚拟地理环境以数据库和模型库为核心研究内容,其地学分析和地理建模理论还处于发展阶段。本文以地形建模为介入点,阐述了国外FaultFormation、MidPoint Displacement两种地形构建算法及The Brute Force Algorithm三角网格构建渲染算法,文中使用开源虚拟引擎OpenSceneGraph作为可视化引擎,从虚拟场景角度进行三维室外场景(地形)的开发与实现,并对两种地形进行了理论上的对比分析,并结合开源声音库Fmod、ODE物理引擎开发了系列的项目实例,同时,以地形构建为基础,以计算机图形学相关理论为依托,自主研究与开发一套三维标号模型,该模型与地形模型匹配结合,具有较高的精确度与精细度。本文以地形构建算法、虚拟引擎及物理引擎研究为目标,对虚拟地理环境、计算机图形学、虚拟仿真、程序设计等理论进行学习和总结,作为作者向虚拟地形环境方向深度学习的基石,为日后的进一步工作做好理论与技术的铺垫。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-8
第1章绪论  8-13
  1.1 论文研究的背景及研究意义  8-9
    1.1.1 选题依据  8-9
    1.1.2 研究意义  9
    1.1.3 问题的提出  9
  1.2 国内外研究与发展现状  9-11
    1.2.1 国内外虚拟现实研究现状  9-10
    1.2.2 国内外3DGIS 研究现状  10-11
  1.3 研究目标与主要内容  11
    1.3.1 研究目标  11
    1.3.2 主要内容  11
  1.4 研究方法  11
  1.5 本论文的组织结构  11-13
第2章虚拟引擎OSG、物理引擎ODE 及相关技术要点  13-21
  2.1 虚拟现实技术  13
  2.2 虚拟引擎OSG 简介  13-16
    2.2.1 虚拟引擎OSG 内存管理  13-14
    2.2.2 虚拟引擎OSG 场景管理  14-15
    2.2.3 OSG 场景图形渲染方式  15-16
    2.2.4 OSG 渲染过程  16
  2.3 LOD（LevelofDetails）技术  16-17
  2.4 透视投影下的视景体  17-18
  2.5 物理引擎ODE  18-20
    2.5.1 基本数据类型  18
    2.5.2 基本对象  18-19
    2.5.3 ODE 与OSG 结合模拟流程  19-20
  2.6 本章小结  20-21
第3 章三维地形、三维标号与声音库  21-41
  3.1 数字地球  21
  3.2 地形可视化  21-22
    3.2.1 地形三维可视化  21-22
    3.2.2 地形的简化  22
    3.2.3 晕渲图的三维表达  22
    3.2.4 本文地形算法内容  22
  3.3 地形生成算法  22-31
    3.3.1 地形简介  22-24
    3.3.2 FaultFormation 算法  24-28
    3.3.3 MidPoint Displacement 算法  28-30
    3.3.4 The Brute Force Algorithm  30-31
  3.4 三维标号  31-38
    3.4.1 参数曲线、曲面  31-32
    3.4.2 Bezier 曲线、曲面  32-33
    3.4.3 Bezier 曲线、曲面标号算法  33-38
  3.5 声音配置  38-40
    3.5.1 Fmod 库简介  38-40
    3.5.2 声音配置结构  40
  3.6 本章小结  40-41
第4章功能与实例  41-50
  4.1 WxWidgets  41-42
    4.1.1 WxWidgets 简介  41
    4.1.2 WxWidgets 体系结构  41
    4.1.3 体系框架  41-42
  4.2 场景模型  42-43
  4.3 Creator 模型  43
    4.3.1 粒子模型  43
  4.4 VirtualPlanetBuilder  43-44
  4.5 技术路线  44-45
  4.6 实例  45-49
    4.6.1 实例操作菜单  45-47
    4.6.2 场景视角模型浏览实例  47-48
    4.6.3 路径回放实例  48
    4.6.4 粒子特效实例  48
    4.6.5 矢量编辑实例  48
    4.6.6 地形算法实例  48-49
  4.7 本章小结  49-50
结论与展望  50-52
  1 结论  50
  2 展望  50-52
参考文献  52-55
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  55-57
致谢  57

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