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虚拟GIS下可视化建模技术研究

作　者: 樊小泊
导　师: 邹峥嵘；周成虎
学　校: 中南大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 虚拟现实 地理信息系统 虚拟地理信息系统 面向对象 建模 全景图像
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 227次
引　用: 1次
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内容摘要


虚拟地理信息系统是虚拟现实技术和多维地理信息系统技术相结合的产物,是地理信息系统发展的新方向。从传统的2DGIS到多维GIS,地理信息技术得到了充分的发展;虚拟现实技术在创建和体验虚拟世界中的优势可以弥补地理信息系统对地学数据的感知和体验上的不足。真实世界是纷繁复杂的,如何在计算机上对现实环境进行仿真,重新构造出真实世界,这是进行科研和应用的基础;虚拟地理信息信息技术的首要问题也就是如何对现实中的地理实体在计算机中进行建模。 本文主要从虚拟地理信息系统技术的实际应用需求出发,探讨和研究了虚拟地理信息系统建模过程中需要解决的问题,主要工作如下: (1) 对现实世界进行了有效概括和抽象。现实世界中的对象多种多样,但是计算机所能处理和表达的对象仅是其中的一部分,因此需要对真实环境中的对象进行概括和抽象,从而明确需要建模的对象。作者运用面向对象的方法给出了一个虚拟GIS建模的概念模型。 (2) 研究了局部空间对象的图像建模方法。传统的GIS建模方法,在虚拟环境建模中遇到了困难,需要在模型的精度和计算机的绘制速度之间采取一定的折衷。为了弥补几何建模的不足,作者引入了局部空间对象的图像建模方法。 (3) 全景图像可以广泛地应用于风景评估、房地产展示、教育等领域。作者对基于全景图像的虚拟环境建模和基于几何方法的虚拟环境建模的集成进行了研究。 (4) 如何充分利用已有的2DGIS数据和复杂地物的建模也是虚拟GIS建模必须要解决的难题,作者结合实际需要,给出了相应的两个解决方案。 (5) 纹理映射技术在虚拟环境建模中被广泛应用。针对虚拟环境中树木这类重要对象,作者对基于图像的三维树木建模方法进行了改进。 (6) 通过对虚拟地理信息系统下的可视化建模方法的研究,作者用实例对以上研究进行了充分验证,取得了较满意的效果。

全文目录


第一章 概述  6-13
  1.1 虚拟 GIS研究背景  6-9
    1.1.1 虚拟现实技术简介  6-7
    1.1.2 可视化技术研究进展  7-8
    1.1.3 地理信息系统发展方向  8-9
  1.2 目前虚拟 GIS研究现状和存在的主要问题  9-12
    1.2.1 虚拟现实和 GIS集成研究现状  9-12
    1.2.2 虚拟 GIS面临的问题  12
  1.3 本文研究意义和目的  12-13
第二章 虚拟 GIS下可视化建模方法  13-27
  2.1 基于几何方法的对象建模技术  13-15
  2.2 基于图像的建模技术  15-18
  2.3 虚拟 GIS下的建模分析与设计  18-27
    2.3.1 面向对象技术内涵  19-20
    2.3.2 三维空间数据模型  20
    2.3.3 虚拟 GIS下的数据模型设计  20-27
第三章 地形三维建模  27-38
  3.1 地形表面的数学表达  27-28
  3.2 地形表面建模的几种方法  28-33
    3.2.1 基于离散点的表面建模  28-29
    3.2.2 基于三角网的表面建模  29-32
    3.2.3 基于格网的表面建模  32-33
    3.2.4 混合方法表面建模  33
  3.3 DEM内插及简化处理  33-38
    3.3.1 DEM的内插算法  33-36
    3.3.2 DEM的简化处理  36-38
第四章 地物三维建模  38-45
  4.1 3D图形学原理  38-40
    4.1.1 坐标系的定义  38-39
    4.1.2 建立三维模型  39
    4.1.3 颜色空间定义  39-40
  4.2 建筑物三维建模  40-41
    4.2.1 二维数据的三维扩展解决方案  40-41
    4.2.2 复杂地物的独立建模解决方案  41
  4.3 植物建模  41-45
    4.3.1 基于规则几何体的植物三维建模  42
    4.3.2 基于分形理论的树木三维建模  42-43
    4.3.3 一种基于图像的三维树木建模改进方法  43-45
第五章 虚拟环境下真实感图形生成技术  45-56
  5.1 虚拟环境下的图形变换  45-46
  5.2 虚拟场景下的隐面消除  46-48
  5.3 光照模型计算  48-50
  5.4 虚拟场景下的纹理映射  50-53
  5.5 不同场景的细节层次  53-56
    5.5.1 不同比例尺下的LOD  53-54
    5.5.2 与视点相关的 LOD  54-56
第六章 虚拟地理信息系统下可视化建模应用实践  56-60
  6.1 香港大屿山三维重建  56-57
    6.1.1 DEM数据获取  56
    6.1.2 DEM生成  56-57
    6.1.3 三维景观重建  57
  6.2 虚拟小区规划设计  57-60
    6.2.1 小区场景建模  57-58
    6.2.2 小区场景漫游  58-60
第七章 总结与展望  60-62
参考文献  62-66
致谢  66

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 一般性问题 > 测绘数据库与信息系统
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