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三维电子沙盘系统的研究与实现

作　者: 杨智勋
导　师: 曾志文；陈志刚
学　校: 中南大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 电子沙盘 OpenGL 数字高程模型(DEM) 纹理映射 实时漫游
分类号: TP311.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 58次
引　用: 1次
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内容摘要


随着GIS研究的不断深入,电子地图、地图数据库技术、地理信息技术的发展,地理信息的表达方式已经逐渐由二维扩展到三维。电子沙盘,也称三维地理信息系统,是遥感、地理信息系统、三维仿真等高新技术的结合。电子沙盘的出现弥补了传统沙盘的各种缺陷,通过真实的三维地理数据,在电脑上实现动态查找,实时飞行,决策分析等各种功能。目前,电子沙盘的应用已经扩展到我们生活中的各个领域。本文在吸取三维计算机图形学、虚拟现实的先进理论、虚拟地形生成技术、地形简化技术、纹理合成技术的基础上,主要做了以下工作：1、研究了地形数据模型,比较不同数据模型的采集方式、特点、精度、成本等。最后以等高线为基础,通过提取高程值并进行高程插值的方法,生成了可用的数字高程模型。2、研究了基于OpenGL的三维图形的开发原理、三维纹理映射技术、阴影渲染技术。利用OpenGL提供的纹理映射技术,将纹理图片与高程数据进行叠加,生成了具有真实感的三维地形场景。3、分析实时漫游中的人机交互问题,利用OpenGL的双缓存和显示列表技术,解决了地形的实时显示问题。实现了两种形式的漫游,一种是利用通过鼠标和键盘控制的手动漫游方式；一种是利用定时器和路径插值方法来实现的自动漫游方式,两种方式相结合解决了漫游过程中的人机交互问题。4、利用Visual C++结合OpenGL开发工具包,在Windows平台下实现了三维电子沙盘系统,完成了场景中地形、天空及纹理的渲染,并加入了放大、缩小、平移以及空间分析等GIS功能,提供由用户控制的飞行模式,达到了实时交互的漫游要求。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章 绪论  9-13
  1.1 课题研究背景及意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-11
    1.2.1 三维地形可视化技术研究现状  9-10
    1.2.2 电子沙盘的国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的研究目标和内容  11-12
  1.4 论文的结构安排  12-13
第二章 数字高程模型的建立  13-20
  2.1 地形数据概述  13-16
    2.1.1 数字地形模型  13
    2.1.2 数字高程模型  13-14
    2.1.3 数字高程模型分类  14-16
  2.2 地形数据的采集  16
  2.3 数字高程模型的建立  16-19
    2.3.1 建立DEM的常用方法  16-17
    2.3.2 基于等高线的数字高程模型的建立  17-19
  2.4 本章小结  19-20
第三章 三维场景的建立  20-30
  3.1 OpenGL概述  20-23
    3.1.1 OpenGL的基本功能  20-21
    3.1.2 OpenGL的特点  21-22
    3.1.3 OpenGL的工作流程  22
    3.1.4 OpenGL的绘图流程  22-23
  3.2 开发框架的搭建  23-24
  3.3 地形可视化过程  24-29
    3.3.1 地形的三维建模  24-27
    3.3.2 纹理映射  27-29
  3.4 本章小结  29-30
第四章 三维漫游的实现  30-37
  4.1 三维地形的实时显示  30-32
    4.1.1 双缓存实现动态显示  30
    4.1.2 利用显示列表提高运行效率  30-32
  4.2 手动控制漫游实现  32-33
  4.3 自动漫游实现  33-36
    4.3.1 沿视点路径移动显示  33-34
    4.3.2 设置飞行路径  34-35
    4.3.3 全自动飞行的实现  35-36
  4.4 本章小结  36-37
第五章 三维电子沙盘系统的实现  37-51
  5.1 系统需求  37
  5.2 系统设计  37-39
    5.2.1 系统体系结构  37-38
    5.2.2 系统模块设计  38-39
  5.3 功能模块的实现  39-50
    5.3.1 数据输入模块  39-42
    5.3.2 三维场景的显示模块  42-45
    5.3.3 空间分析模块  45-46
    5.3.4 漫游交互控制模块  46-49
    5.3.5 数据输出模块  49-50
  5.4 本章小结  50-51
第六章 结论与展望  51-53
参考文献  53-57
致谢  57-58
攻读学位期间的研究成果  58

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机软件 > 程序设计、软件工程 > 软件工程 > 软件开发
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