| 【中文题名】 | 三维景观交互设计若干技术研究 |
| 【英文题名】 | Research on Some Techniques of Interactive Designing of 3D Landscape |
| 【学科专业】 | 大地测量学与测量工程 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2004-9-16 |
| 【中关键词】 | 三维景观,三维可视化,三维地理信息系统,虚拟现实,三维交互,三维建模 |
| 【英关键词】 | 3D Landscape,3D Visualization,3DGIS,Virtual Reality,3D Interaction,3D Modeling,OpenGL,Software Component,Interactive Algorithm, |
| 【分类导航】 | 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>> |
| 【论文摘要】 | 三维景观交互设计若干技术研究是基于地球多维信息可视化以及三维虚拟建设和工程设计的需要而提出来的。三维景观交互设计技术研究同当前研究的热点三维可视化技术、虚拟现实与视景仿真技术以及三维GIS技术有着密切的关系。本文从实际需求出发，就三维景观交互设计技术，研究了与其有关的三个方面的问题：三维景观可视化建模方法、三维交互技术实现关键算法和三维景观交互设计原型系统研究。
本文首先探讨了3DGIS数据模型的研究进展及存在的问题。接下来简述了地形景观中DEM的概念、形式及简化生成算法，实验构建了一个真实的地形景观模型。对于构筑物景观，剖析了建筑物景观的特征，阐述了建筑物由二维数据向三维数据扩展的方法以及复杂地物的独立建模解决方案，同时根据房屋建筑物的数据来源特点以及房屋建筑物的侧面、顶面特征剖析，通过定义一定的数据结构和利用纹理映射技术实验构建了具有真实感的三维房屋建筑物。在植物建模介绍中，对具有代表性的植物造型和绘制方法进行了评述，通过贴图法构建了比较真实的三维树木景观，其构建方法可以延伸到花卉、盆景等景观的建模。
高效的交互算法是三维景观交互设计系统必不可少的一部分，很大程度上决定着三维景观交... |
| 【论文题纲】 |
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第一章 绪论 |
8-15 |
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1.1 问题的提出 |
8-10 |
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1.1.1 问题提出的应用背景 |
8-10 |
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1.1.1.1 基于地球多维信息可视化的需要 |
8-9 |
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1.1.1.2 基于三维虚拟建设和工程设计的需要 |
9-10 |
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1.2 景观交互设计技术的研究现状 |
10-14 |
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1.2.1 景观的构成 |
10 |
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1.2.2 景观交互设计的目标 |
10-11 |
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1.2.3 景观交互设计实现技术 |
11-12 |
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1.2.3.1 三维可视化技术 |
11 |
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1.2.3.2 虚拟现实与视景仿真技术 |
11-12 |
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1.2.3.3 三维GIS技术 |
12 |
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1.2.4 现有的景观设计方法 |
12-14 |
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1.2.4.1 基于三维造型软件的景观设计 |
12-13 |
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1.2.4.2 基于GIS软件的景观设计 |
13 |
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1.2.4.3 基于GIS与VR技术的景观设计 |
13-14 |
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1.3 本论文研究的主要问题 |
14 |
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1.4 本章小结 |
14-15 |
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第二章 景观可视化建模方法 |
15-29 |
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2.1 引言 |
15 |
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2.2 3DGIS数据模型的研究进展及存在的问题 |
15-18 |
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2.2.1 3DGIS数据模型研究进展及存在的问题 |
15-17 |
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2.2.1.1 基于连续铺盖(Tessellation)的栅格数据模型 |
15-16 |
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2.2.1.2 面向实体的数据模型 |
16 |
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2.2.1.3 结构实体几何模型 |
16 |
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2.2.1.4 混合型数据模型 |
16-17 |
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2.2.1.5 面向对象数据模型 |
17 |
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2.2.2 3DGIS数据模型研究存在的问题 |
17-18 |
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2.2.2.1 矢量模型 |
17 |
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2.2.2.2 三维Voronoi多面体、三维Delaunary四面体剖分方法 |
17-18 |
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2.2.2.3 体插值函数的拟合 |
18 |
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2.2.2.4 二维模型转换为三维模型 |
18 |
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2.2.2.5 三维矢量模型与三维栅格模型互相转换。 |
18 |
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2.3 地形景观模型的构造 |
18-21 |
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2.3.1 DEM的概念及形式 |
18-19 |
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2.3.1.1 DEM的概念 |
19 |
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2.3.1.2 DEM的形式 |
19 |
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2.3.2 DEM可视化的简化处理算法 |
19-20 |
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2.3.2.1 基于GRID的地表格网模型简化生成算法 |
19-20 |
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2.3.2.2 基于TIN的地表格网模型简化生成算法 |
20 |
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2.3.3 作者DEM实验工作 |
20-21 |
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2.4 建筑物三维建模 |
21-24 |
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2.4.1 建筑物特征剖析 |
21-22 |
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2.4.2 二维数据的三维扩展 |
22 |
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2.4.3 复杂地物的独立建模解决方案 |
22 |
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2.4.4 作者建筑物建模实验工作 |
22-24 |
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2.4.4.1 房屋地基高程的获取 |
22 |
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2.4.4.2 房屋模型各侧面多边形的构建 |
22-23 |
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2.4.4.3 房顶多边形的构建 |
23 |
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2.4.4.4 实验 |
23-24 |
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2.5 植物建模 |
24-28 |
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2.5.1 植物的造型和绘制 |
24-26 |
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2.5.1.1 分形方法 |
24-25 |
|
2.5.1.2 粒子系统(Particle System)法 |
25 |
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2.5.1.3 三维结构模型 |
25-26 |
|
2.5.2 植物建模实验 |
26-28 |
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2.6 本章小结 |
28-29 |
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第三章 三维交互实现关键技术 |
29-36 |
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3.1 三维交互技术的算法设计 |
29-33 |
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3.1.1 交互的含义及意义 |
29 |
|
3.1.2 三维交互技术实现的难点所在 |
29 |
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3.1.3 图形变换基础算法 |
29-33 |
|
3.1.3.1 四元组运算与旋转变换 |
30-32 |
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3.1.3.2 鼠标跟踪球算法 |
32-33 |
|
3.2 实现地形三维实时交互显示的两种方式 |
33 |
|
3.2.1 视点固定目标移动 |
33 |
|
3.2.2 目标固定视点移动 |
33 |
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3.3 光照模拟 |
33-35 |
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3.3.1 现实世界中光的分类 |
33-34 |
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3.3.2 OPENGL中的光照模型 |
34 |
|
3.3.3 光照模拟实验 |
34-35 |
|
3.4 本章小结 |
35-36 |
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第四章 原型系统的设计与实现 |
36-46 |
|
4.1 实验工具REAL3DM |
36-40 |
|
4.1.1 开发环境和方式 |
36 |
|
4.1.2 体系结构与可扩展性 |
36-37 |
|
4.1.3 工具的模块与功能 |
37-40 |
|
4.1.3.1 基础对象与函数层 |
37-38 |
|
4.1.3.2 图形对象层 |
38 |
|
4.1.3.3 场景的图与节点层 |
38-39 |
|
4.1.3.4 绘制与交互层 |
39-40 |
|
4.2 三维景观交互设计原型系统 |
40-45 |
|
4.2.1 系统的功能组成与结构 |
40-42 |
|
4.2.2 景观交互设计实验 |
42-45 |
|
4.2.2.1 数据准备 |
42 |
|
4.2.2.2 交互与查询 |
42-45 |
|
4.3 本章小结 |
45-46 |
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第五章 总结与展望 |
46-48 |
|
5.1 论文总结 |
46 |
|
5.2 展望 |
46-48 |
|
参考文献 |
48-51 |
|
致谢 |
51-52 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.36350 |
