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数字地貌晕渲理论与技术的研究

作　者: 李少梅
导　师: 孙群
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: 地貌晕渲数字地貌晕渲数字高程棋型数字制图光照棋型小波变换
分类号: P282
类　型: 博士论文
年　份: 2004年
下　载: 459次
引　用: 13次
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内容摘要

数字地貌晕渲的完美实现是数字制图技术发展到一定阶段需要尽快解决的课题。本文围绕计算机环境下数字地貌晕渲实现的理论与技术展开了深入的探讨，建立起数字地貌晕渲的相关理论和方法，对其技术过程进行了全面系统的研究，对地貌晕渲自动实现的智能化方法进行了探讨，在此基础上研制了数字地貌晕渲的软件系统，并进行了大量的实际应用。主要工作如下： 1．建立了数字地貌晕渲相关理论。在总结传统地貌晕渲方法的基础上阐述了数字地貌晕渲的相关理论，对数字地貌晕渲给出明确的定义，提出其实现思想及系统框架；对数字地貌晕渲实现的关键技术进行了具体分析；探讨新的技术条件下制图人员应该完成的技术和观念转变。指出应对以往手工制图条件下所形成的地貌晕渲效果的评判标准进行适当的改变，顾及和客观认识计算机制图的特点，充分看到数字地貌晕渲技术的优越性。 2．对数字地貌晕渲实现的数据支撑进行了系统研究。建立了地貌表示方法结构层面的理论；探讨数字地貌晕渲对数字地面模型提出的要求；针对地貌晕渲图的制作，提出基于地形结构特征的地貌模型构建方法是得到高质量数字地貌晕渲图的必要方法；提出基于小波理论的DEM数据综合化简及不同质量DEM数据融合的处理方法。 3．系统阐述数字地貌晕渲的实现方法与技术步骤。设计数字地貌晕渲图生成时的光照模型，总结不同制图区域光源的调整与使用方法；实现对数字地貌晕渲图进行数学基础控制及图像变换计算的方法；建立彩色地貌晕渲色彩设计的基本方法。实现对计算机环境下几种色彩模式的使用及相互转换机制，给出色彩设计的具体实例。 4．提出使用算法模拟手工晕渲中部分专家经验来获得更佳晕渲效果的途径，设计使用人机交互工具对数字地貌晕渲图进行完善和优化的方法；提出实现晕渲图制作智能化的关键是将专家知识和专家经验转化为计算机能够自动处理的知识，基于此，研究自动地貌晕渲的知识表示，提出基于规则和基于模型的地貌晕渲知识表示方法，以及知识表示系统的框架。 5．根据生产实践，对运用数字地貌晕渲技术完成的几个具体实例做详细的介绍与分析，为类似晕渲图制作提供完整的思路与方法。

全文目录

目录  2-6
摘要  6-7
ABSTRACT  7-8
第一章绪论  8-14
  1.1 引言  8-9
  1.2 数字地貌晕渲的发展现状与趋势  9-12
  1.3 论文的研究内容及组织  12-14
第二章数字地貌晕渲相关理论  14-35
  2.1 地貌晕渲法概述  14-15
  2.2 传统地貌晕渲原理与方法  15-20
    2.2.1 晕渲的光照  15-17
    2.2.2 晕渲的半色调变化原则  17-19
    2.2.3 增强地貌表现力的方法  19-20
  2.3 晕渲法对地貌形态的塑造  20-26
    2.3.1 地图上表示的地貌要素  21-23
    2.3.2 等高线图形与晕渲表示的关系  23-24
    2.3.3 晕渲对地貌形态的塑造  24-25
    2.3.4 不同比例尺下地貌晕渲的表示  25-26
  2.4 数字地貌晕渲理论探讨  26-33
    2.4.1 可视化技术  26-27
    2.4.2 数字地貌晕渲的技术发展  27-29
    2.4.3 数字地貌晕渲实现思想  29-31
    2.4.4 数字地貌晕渲实现的关键技术  31-33
  2.5 本章小结  33-35
第三章数字地貌晕渲数据支撑  35-62
  3.1 地貌知识数据化  35-39
    3.1.1 地貌表示的结构层面分类与含义  36-37
    3.1.2 地貌的数据表示形式  37-39
  3.2 数字高程模型概述  39-43
    3.2.1 数字高程模型的含义及分类  39-40
    3.2.2 数字高程模型的特点  40
    3.2.3 我国数字高程模型建库情况  40-41
    3.2.4 常用DEM数据获取方法  41-43
  3.3 晕渲图制作对DEM数据的要求  43-48
    3.3.1 DEM数据空间分辨率确定  44-45
    3.3.2 DEM数据精度分析  45-47
    3.3.3 DEM可视化检查及修改方法  47-48
  3.4 适用于晕渲图制作的DEM生成模型  48-53
    3.4.1 地形特征数据提取  48-50
    3.4.2 约束不规则三角网的建立  50-52
    3.4.3 TIN向规则格网DEM的转换  52-53
  3.5 制作晕渲图时DEM数据处理方法  53-60
    3.5.1 小波理论  53-54
    3.5.2 基于小波理论的DEM数据综合  54-55
    3.5.3 DEM数据加密  55-57
    3.5.4 小波变换用于多尺度DEM数据的融合  57-60
  3.6 本章小结  60-62
第四章数字地貌晕渲制作技术研究  62-108
  4.1 光源应用  63-67
    4.1.1 光照模型设计  63-65
    4.1.2 光照计算  65-66
    4.1.3 光源的调整与使用  66-67
  4.2 地形模型构建及晕渲效果计算  67-77
    4.2.1 常用地貌数据类型及格式  68-71
    4.2.2 格网单元坡度与坡向计算  71-73
    4.2.3 法向量计算  73-74
    4.2.4 曲面构造  74-75
    4.2.5 三维变换  75-76
    4.2.6 晕渲计算原理  76-77
  4.3 晕渲图数学基础控制  77-83
    4.3.1 图像数学基础变换方法  77-80
    4.3.2 地图投影应用  80-83
    4.3.3 实例分析  83
  4.4 彩色地貌晕渲色彩设计与应用  83-93
    4.4.1 色彩设计基本方法  84-85
    4.4.2 颜色模型及颜色空间转换  85-90
    4.4.3 彩色数字地貌晕渲色彩设计  90-92
    4.4.4 实例分析  92-93
  4.5 晕渲效果改进方法研究  93-100
    4.5.1 人机交互进行晕渲效果的调整  94-97
    4.5.2 调整方法的使用  97-98
    4.5.3 晕渲图像的修改处理  98-100
  4.6 数字地貌晕渲图输出  100-102
    4.6.1 屏幕显示输出  100
    4.6.2 硬拷贝输出  100-102
  4.7 自动数字地貌晕渲知识表示方法的初步研究  102-106
    4.7.1 自动晕渲的知识分析  103-104
    4.7.2 基于规则的地貌晕渲知识表示  104-105
    4.7.3 基于模型的地貌晕渲知识表示  105-106
    4.7.4 总结  106
  4.8 本章小结  106-108
第五章数字地貌晕渲制作实例  108-118
  5.1 1:300万中华人民共和国军事地理图晕渲版制作  108-112
    5.1.1 数据组织  108-109
    5.1.2 晕渲图生成  109-110
    5.1.3 分层设色法的实现  110-111
    5.1.4 出版处理  111-112
    5.1.5 结论  112
  5.2 1:300万中华人民共和国自然景观图晕渲设计  112-113
  5.3 1:500万西亚地区图晕渲版制作  113-117
    5.3.1 数学基础与截幅  114
    5.3.2 出版格式转换  114-115
    5.3.3 色彩设计  115-116
    5.3.4 地图出版方法  116-117
  5.4 本章小结  117-118
第六章结论  118-120
附录  120-128
参考文献  128-137
作者在研期间的工作  137-139
致谢  139

数字地貌晕渲理论与技术的研究

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