三維地形動(dòng)態(tài)多分辨率建模與關(guān)鍵算法的研究.pdf

1、在當(dāng)代快速發(fā)展的信息社會(huì)中，地理信息系統(tǒng)(GIS)逐漸顯現(xiàn)出它的重要性，大規(guī)模三維地形數(shù)據(jù)的快速高效地處理以及實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)可視化已經(jīng)成為GIS領(lǐng)域研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為了滿足人們對(duì)虛擬場(chǎng)景的視覺感受，讓他們更好地體驗(yàn)虛擬世界，首先需要保證模擬場(chǎng)景的逼真性，其次需要具有可以滿足觀察者視覺的幀速。雖然現(xiàn)在的硬件得到了快速的發(fā)展，但是仍然難以滿足上述兩方面的要求。因此，從軟件角度出發(fā)，研究模型生成和數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化算法，降低算法的時(shí)間和空間復(fù)雜度是十分必要

2、的。
　　本文圍繞提高實(shí)時(shí)顯示速度和數(shù)據(jù)處理效率這一關(guān)鍵問題，通過運(yùn)用三維地形繪制的理論知識(shí)與相關(guān)技術(shù)方法，重點(diǎn)對(duì)自適應(yīng)的動(dòng)態(tài)多分辨率LOD模型和基于小波分析的動(dòng)態(tài)多分辨率建模開展研究。提出了一種新的節(jié)點(diǎn)重要性評(píng)價(jià)策略和基于小波變換的多級(jí)緩沖機(jī)制，為大規(guī)模三維地形數(shù)據(jù)的調(diào)度和細(xì)節(jié)層次模型的選擇提供了科學(xué)依據(jù)和保障。
　　本文的主要研究工作和取得的成果如下:
　　(1)深入研究了三維空間建模的理論基礎(chǔ)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)以及三

3、維地形動(dòng)態(tài)多分辨率建模中的一些方法和理論，分析比較了不同建模方法的優(yōu)缺點(diǎn)。
　　(2)由于空間數(shù)據(jù)的規(guī)模比較大，為了解決數(shù)據(jù)訪問效率低的問題，首先根據(jù)觀察者的視距對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分塊，其次根據(jù)不同數(shù)據(jù)塊的優(yōu)先權(quán)和調(diào)度策略進(jìn)行內(nèi)外存的合理調(diào)度。數(shù)據(jù)在內(nèi)外存的調(diào)度主要是通過設(shè)計(jì)緩存、內(nèi)存以及外存之間的映射關(guān)系，對(duì)實(shí)時(shí)所需的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行合理高效的調(diào)度，進(jìn)而提高讀取數(shù)據(jù)的速度并減少對(duì)外存的訪問。
　　(3)為了解決細(xì)節(jié)層次間的平滑過渡問題

4、，提出了一種新的節(jié)點(diǎn)顯示重要性的判斷方法，進(jìn)而建立相應(yīng)的地形細(xì)節(jié)模型。分析了三角網(wǎng)在實(shí)時(shí)構(gòu)建時(shí)的細(xì)分和簡(jiǎn)化過程。
　　(4)利用小波分析具有較好的局部化特性，通過伸縮平移變換運(yùn)算后，信號(hào)可以被逐步分成不同分辨率精度的細(xì)化模型。實(shí)質(zhì)上的地形數(shù)據(jù)就是二維離散信號(hào)，可以對(duì)地形數(shù)據(jù)做類似信號(hào)的處理，然后把地形數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換得到一系列不同的小波系數(shù)，它們有可以反映地形數(shù)據(jù)整體趨勢(shì)的低頻部分的系數(shù)，也有可以反映地形數(shù)據(jù)局部細(xì)節(jié)特征的高頻成分