基于OpenGL的地形建模技术的研究与实现开题报告.doc

太原工业学院毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名： 学 号： 系 部：计算机工程系 专 业：计算机科学与技术 题 目：基于OpenGL的地形建模技术的 研究与实现指导教师:) 2014年12月15日毕业设计（论文）开题报告1 研究目的及意义1.研究的目的大范围虚拟地形场景的实时绘制是当前3DGIS(三维空间地理信息系统，能实现实时反射、实时折射、动态阴影等高品质、逼真的实时渲染3D图像。)的一个热点研究问题，地形数据集的实时绘制一直是计算机图形学一个具有挑战性的课题和研究的热点。 随着GIS研究的不断深入，地理信息的表达方式已经逐渐由二维扩展到三维,因此三维GIS建模已经是发展新一代GIS系统的关键技术。地形是非常重要的一类自然景物,具有特征复杂多样、数据量巨大的特点。地形的应用在GIS应用中占有重要地位,其表达对于准确的空间认知由巨大意义。了解三维地形建模的基本概念,深入研究了地形模型的构建,了解地形实时绘制过程中的多分辨率模型的生成等问题,并以上述研究成果为基础,来开发一个游戏界面的三维地形。三维地形模型的采用建模方法:利用四叉树数据结构表示地形模型，动态地选择地形节点来实现对地形模型的连续多分辨率表示，再通过对渲染方法的了解，对网格模型进行渲染，最终开发一个以三角形网格划分的具有贴图纹理映射的三维地形。并且在VC+6.0的开发环境下实现了以上思想。最后,基于上述工作的基础,完成了一个基于OpenGL的地形三维可视化系统。2. 研究的意义 从构建地形、地物数据模型、数据结构进行研究,在实践上本研究是实现数字地球和三维GIS的基础,是实现三维可视化地图的关键。在军事应用上、旅游区规划和游戏开发上有着光明的前景,具有重要意义。二国内外研究进展在计算机图形学领域，三维可视化是一个重要的研究方向，许多研究人员己经进行了大量卓有成效的研究，并有许多成熟的技术己经应用到实际中，出现了大量的优秀的可视化软件产品，如3D MAX、MAYA、EVS、AVS等。这些产品主要应用于游戏、电影动画、工业设计以及其它专业领域的研究，而与GIS联系较少。 可视化理论与技术用于地图学与GIS始于90年代初。1993年，国际地图学协会(ICA)在德国科隆召开的第16届学术讨论会上宣告成立可视化委员会 (Commission On Visualization),其主要任务是定期交流可视化技术在地图学领域中的发展状况和研究热点，并加强与计算机领域的协作。1996年该委员会与美国计算机协会图形学专业组(ACMSIGGAPH)进行了跨学科的协作，制订了一项称为“Carto Proiect的行动计划，旨在探索计算机图形学领域的理论和技术如何有效地应用于空间数据可视化中，同时也探讨怎样从地图学的观点和方法来促进计算机图形学的发展。1998年2月由BHMccormick等根据美国国家科学基金会召开的“科学计算可视化研讨会的内容撰写的一份报告中正式提出了“科学计算可视化(Visualization in Scientific Computing,简VISC)”的概念，从此标志着一门新的可视化学科的问世。 三维GIS研究主要集中在地形表面的重构、房屋建筑几何模型建立等方面。特别是在地形表达方面尤为突出。长期以来，人们针对不同的应用目的，依据各种数据模型、算法和数学理论，在现有的计算机发展水平上建立了许多地形可视化模型。目前，常见的地形可视化有两种类型：一是根据地学图形数据的精确描述，来进行真实地形的仿真；二是模拟自然场景中的地形，常用于具有真实自然视觉效果的虚拟环境中。在三维空间数据结构算法方面，杨必胜和李清泉提出了一种用于多分辨率三维模型快速生成和传输的稳健算法；龚健雅提出了面向对象的矢量栅格集成数据模型；6邓念东，侯恩科提出了一种顾及维数的三维空间拓扑关系描述框架；7齐安文，吴立新等重点研究了基于三棱柱体体元在三维地质建模中的应用；8Klein采用一种与视点相关的TIN数据结构来表示交互中的集合信息，当视点改变时，采用Delaunav三角剖分法重构侧TIN；9Luebke等提出了一种基于顶点数的简化算法，它可以对任意几何模型进行简化；10Hoppe将他提出的渐进式网格模型也应用到地形当中，并且提供了与视点相关的支持，为了避免三角剖分给全局带来影响，他在算法中将地形预先分成大小相等的若干块，在块内进行渐进式网格剖分。由于不能解决拼接问题，块与块没有简化，这在一定程度上影响了模型简化的效率。5 近年来，国内外在空间信息三维可视化方面的研究工作主要集中在以下两个方面： 1.运用动画技术制作动态地图，可用于涉及时空变化的现象或概念的可视性分析。 2.运用虚拟现实技术进行地形环境仿真，真实再现地景，进行交互观察和分析。毕业设计（论文）开题报告三本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）在运用四叉树数据结构对地形进行LOD动态实时绘制时，怎么样解决渲染的地形出现的裂缝？构建限制四叉树，限定相邻四叉树节点地形块间的绘制精度等级差异最多不超过1层，通过相邻地形节点块的绘制等级，在相邻块的节点处增加面片来解决消除裂缝。怎么解决网格的渲染方式？地形网格的渲染是通过一个递归的过程来实现的。我们遍历整个四叉树，当我们到达四叉树的叶子的时候，即一个节点不再被分割的时候，我们就可以把这个节点给绘制出来。 4 论文工作进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1学习OpenGL，建立OpenGL运行环境 12月15日12月30日 2学习四叉树数据结构，建立四叉树地形框架 01月01日02月28日3学习四叉树数据结构构造，编写地形网格 03月01日03月31日4对网格进行渲染贴图，纹理映射，模块测试 04月01日05月15日5撰写论文 05月16日06月22日五主要参考文献1 柯希林，曾 军. 动态LOD四叉树虚拟地形绘制J . 测绘通报， 2005.2 潘李亮， 基于LOD的大规模真实感室外场景实时渲染技术的初步研究J . 2009：112-115.3 王宏武，董士海.一个视点相关的动态多分辨率地形模型J，北京：大学计算机图形研究所.4 勒海亮,高井祥,康建荣.基于VC和OpenGL的地形三维可视化J.微计算机应用,2006，27(5):577-581.5Hugues Hoppe. Smooth View-Dependent Level-of-Detail Control and its application to Terrain RenderingC .IEEE Visualization 1998,October 1998:35-426 杨必胜,李清泉, 龚健雅，2006. 一种快速生成和传输多分辨率三维模型的稳健算法,科学通报,51(8):987-9937 邓念东,侯恩科,.霍正东,马丽.应用SURPAC实现矿床三维可视化地质模型动态更新J;陕西煤炭;2006年03期8 齐安文, 吴立新. 基于类三棱柱的三维地质模拟与拓扑研究. 矿山测量. 2003(3): 65-669 Reinhard Klein,Tobias Huttner. Simple Came-radependent approximation of terrain surfaces for fast visualization and animationC.In:RYangel editor,visualization 96 ACM,1996-11.10 David Luebke,Carl Erikson.View-Depe