河流水面三維可視化研究.pdf

1、隨著各領(lǐng)域數(shù)字化的發(fā)展，水利行業(yè)也已經(jīng)開展了數(shù)字流域的研究。在數(shù)字流域的眾多研究領(lǐng)域中，對(duì)于河流水面渲染的研究并不多。很多河流三維可視化系統(tǒng)，為了圖方便和提高顯示效率，往往僅使用一個(gè)平面并貼上朝一個(gè)方向流動(dòng)的水波紋理作為水面，普遍存在水面效果不夠逼真，不能順著河道方向流動(dòng)的現(xiàn)象。
　　影響河流水面渲染逼真度的主要因素有兩個(gè):一是水面渲染需要占用大量的計(jì)算資源和顯示資源;二是通過(guò)復(fù)雜邊界生成河流水面網(wǎng)格模型需要繁瑣的計(jì)算和過(guò)長(zhǎng)的生成

2、時(shí)間。對(duì)于上述問(wèn)題，本文對(duì)水面的實(shí)時(shí)渲染、水面波浪模型、水面網(wǎng)格的快速生成以及水面網(wǎng)格數(shù)據(jù)的組織和優(yōu)化等方面進(jìn)行了深入研究。
　　為了提高水面渲染效率，本文使用HLSL編寫著色器程序?qū)irect3D中的可編程流水線進(jìn)行控制。這樣可以使用GPU代替CPU計(jì)算，實(shí)現(xiàn)合理的水面光照模型。
　　本文結(jié)合基于Perlin噪聲和基于海浪譜的方法生成波浪的高度圖，在渲染時(shí)配合其法線圖作為紋理實(shí)現(xiàn)波浪效果，將高度圖的高度信息置換到水面網(wǎng)格

3、上。河流邊界的矢量數(shù)據(jù)可以通過(guò)GIS手段得到。讀取河流邊界坐標(biāo)之后，對(duì)其重采樣，得到所需要的邊界點(diǎn)，然后插值獲得網(wǎng)格內(nèi)部頂點(diǎn)。水面網(wǎng)格中的各個(gè)頂點(diǎn)需要包含正確的紋理坐標(biāo)，以使波浪紋理合理映射到水面網(wǎng)格上。根據(jù)貼體坐標(biāo)系原理和紋理映射原理的相似性，本文使用一種簡(jiǎn)便的網(wǎng)格生成方法，不僅可以快速生成網(wǎng)格，同時(shí)便于后續(xù)的網(wǎng)格數(shù)據(jù)組織有很大幫助。
　　河流一般是地域跨度很大的區(qū)域，其數(shù)據(jù)量也是非常龐大的。對(duì)于大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織和優(yōu)化，最常用