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三维城市仿真系统的研究与实现

作　者: 许铁心
导　师: 陈启祥
学　校: 湖北工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 虚拟现实 海量数据处理方法 系统实现
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 96次
引　用: 1次
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内容摘要


近年来,随着城市的高速发展,城市规划对于城市建设和决策起着重要作用,三维城市仿真逐渐引起人们的注意。其中三维可视化技术虚拟仿真的关键技术之一,基于三维可视化技术的城市建设仿真技术已成为当前三维仿真应用、研究和发展的重点。和二维GIS相比,三维城市仿真系统不仅仅具有二维GIS的信息管理功能,而且还能为用户提供逼真的三维视觉效果。让用户对城市发展动向有着更直观的认识,对于城市更好、更快的发展具有重要意义。本文首先介绍了虚拟现实技术与城市仿真技术发展过程及现状,结合有关课题对针对城市的特点而设计仿真系统,并对系统架构设计和系统各功能模块进行了详细的阐述。介绍了城市场景中的三维模型的构造方法。然后,对于大规模三维地形场景可视化中的动态数据调度问题,提出了一种基于视点的三维场景数据管理调度方法,能有效地缩小数据规模,动态地更新场景数据,使场景的绘制和调度并行处理,缓解了因数据调度引起的明显停顿现象。针地形数据量大的特点提出了基于四叉树结构的地形数据组织方法。同时,为了在渲染质量和速度上找到一个平衡点提出了一种基于视点的动态LOD评价方法,并针对动态LOD技术在地形渲染时出现的地形之间的裂缝提出了解决方法。提出了使用四叉树构成的BHV对场景中的物体进行分组,以便快速实现场景数据的剔除,减少数据绘制量,减轻系统负担。本章中研究的几项技术在面对海量数据的场景时显示出了良好的数据处理效率和画面显示效果。最后,对系统的程序框架和部分功能作出了实现。以实际案例说明了三维城市仿真系统的实际应用。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-14
  1.1 前言  9-10
  1.2 课题背景  10-11
  1.3 城市仿真发展现状  11
  1.4 城市仿真技术的发展前景  11-12
  1.5 研究目标与意义  12-13
  1.6 组织结构  13-14
第2章 三维城市仿真系统的设计  14-20
  2.1 城市仿真系统概述  14
  2.2 平台设计  14-17
    2.2.1 需求概述  14-15
    2.2.2 系统结构  15
    2.2.3 软件环境  15-17
    2.2.4 硬件环境  17
  2.3 系统功能设计  17-19
  2.4 本章小结  19-20
第3章 城市三维模型技术  20-28
  3.1 常用建模工具介绍  20-21
  3.2 地形模型构造  21-24
    3.2.1 规则网格  22-23
    3.2.2 不规则三角网格  23
    3.2.3 DEM 数据的获取  23-24
  3.3 建筑模型构造方法  24-26
    3.3.1 建筑模型的数据获取  24-25
    3.3.2 建筑模型纹理的获取  25
    3.3.3 建筑物元数据  25-26
  3.4 建立城市三维景观  26-27
  3.5 本章小结  27-28
第4章 系统关键技术的研究  28-46
  4.1 三维场景的调度  28-33
    4.1.1 相关研究  28-29
    4.1.2 场景调度策略  29-33
  4.2 四叉树 LOD 渲染地形  33-38
    4.2.1 LOD 概述  33
    4.2.2 地形四叉树划分  33-34
    4.2.3 动态LOD 评价方法  34-37
    4.2.4 裂缝消除  37-38
  4.3 包围体层次结构  38-45
    4.3.1 包围盒技术  39-42
    4.3.2 构造 BHV  42-43
    4.3.3 快速剔除  43-44
    4.3.4 性能分析  44-45
  4.4 本章小结  45-46
第5章 系统实现与应用  46-56
  5.1 场景驱动环境VEGA  46-49
    5.1.1 Vega 基本类  46-48
    5.1.2 程序框架实现  48-49
  5.2 系统功能实现  49-52
    5.2.1 交互式漫游  49-50
    5.2.2 数据服务  50-51
    5.2.3 信息查询  51-52
  5.3 系统应用案例  52-55
    5.3.1 项目背景  52-53
    5.3.2 实现方案  53
    5.3.3 应用效果分析  53-55
  5.4 其他应用领域  55-56
第6章 总结与展望  56-58
  6.1 工作总结  56
  6.2 进一步的工作展望  56-58
参考文献  58-60
致谢  60-61
附录  61
  作者在攻读学位期间发表的学术论文  61
  攻读硕士学位期间参加的科研项目  61

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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 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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