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帽儿山地形三维可视化生成关键技术及系统实现

作　者: 许延丽
导　师: 刘兆刚
学　校: 东北林业大学
专　业: 森林经理学
关键词: 帽儿山 OpenGL 三维地形可视化数字高程模型
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 56次
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内容摘要

地形可视化是地形直观的图形表达,是人们了解和认识地形的基本工具,在地球科学、资源、环境、测绘与遥感、军事、土木工程等领域都有广泛的应用,因而对地形可视化的研究也有着重要的意义而且逐渐深入。本文系统的介绍了OpenGL的工作原理及相关技术,总结了三维地形可视化的理论与技术基础；针对三维图形显示的基本理论,从坐标系的种类、变换矩阵的应用到三维图形的几何变换、投影变换及视口变换做了一系列的概述；重点分析了在三维地形可视化技术中所涉及的关键技术,包括数字高程模型的相关理论,基于规则格网结构的数字高程模型的建立与简化方法,为了增强地形的真实感和丰富其信息量所需的光照及材质处理、纹理映射等。基于以上理论,本文以东北林业大学帽儿山实验林场的数字高程模型为基础数据源,在Windows XP系统和VC++6.0平台下,应用OpenGL开放式三维图形标准,实现了帽儿山林场地形的二维及三维可视化实时浏览系统。该系统界面友好,操作简单,可以识别NSDTF标准格式的DEM,可以进行漫游和按预设路径自动飞行的实时浏览,可实现在光照、材质等模式下的地形可视化及坐标查询等功能,最终完成了帽儿山实验林场的一个较为完善、专题性强、可扩充的独立地形可视化系统。该系统的研究与实现对帽儿山林场的经营管理及外业调查工作都有一定的实际意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 引言  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-10
  1.3 研究方法及技术路线  10-11
    1.3.1 研究方法  10
    1.3.2 技术路线  10-11
  1.4 研究的目的意义  11-13
2 研究地区概况与数据准备  13-19
  2.1 帽儿山地区概况  13-16
    2.1.1 地理概况  13-14
    2.1.2 自然条件  14-16
  2.2 数据准备  16-19
3 帽儿山三维地形场景生成的关键技术  19-36
  3.1 三维图形显示的基本原理  19-22
    3.1.1 坐标系  19-20
    3.1.2 变换矩阵  20-21
    3.1.3 几何变换  21
    3.1.4 投影变换  21-22
    3.1.5 视口变换  22
  3.2 数字高程模型  22-24
    3.2.1 数字高程模型概念  22-23
    3.2.2 数字高程模型的获取方法  23-24
    3.2.3 数字高程模型的数据结构  24
  3.3 DEM可视化  24-36
    3.3.1 可视化概念  24-25
    3.3.2 DEM读取  25-27
    3.3.3 模型的建立  27-28
    3.3.4 模型的简化处理  28-32
    3.3.5 可见面的判别、消隐和裁剪  32-33
    3.3.6 明暗处理与材质处理  33-34
    3.3.7 纹理映射  34-36
4 帽儿山地形可视化系统的实现  36-53
  4.1 OpenGL相关理论  36-41
    4.1.1 OpenGL概述  36-38
    4.1.2 OpenGL在VC++6.0环境下的实现  38-41
  4.2 系统界面的设计  41-42
  4.3 系统功能的设计与实现  42-53
    4.3.1 初始化OpenGL场景  43
    4.3.2 DEM数据读入及可视化  43-46
    4.3.3 地形漫游及路径飞行设置  46-49
    4.3.4 球面天空背景设置  49
    4.3.5 雾化效果的实现  49-50
    4.3.6 坐标显示及查询结果  50-53
结论  53-54
参考文献  54-57
附录  57-70
攻读学位期间发表的学术论文  70-71
致谢  71-72

帽儿山地形三维可视化生成关键技术及系统实现

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