地形rsg模型的实时动态构网算法的设计与实现

《地形rsg模型的实时动态构网算法的设计与实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、地形RSG模型的实时动态构网算法的设计与实现陈刚，夏青，万刚（解放军信息工程大学测绘学院，郑州450052）AnAlgorithmofReal-timeDynamicTriangulationfortheRSGModelofTerrainChenGang,XiaQing,WanGang(PLAInstituteofSurveyingandMapping,InformationEngineeringUniversity,ZhengZhou450052)摘要：本文论述了一种基于规则格网地形模型的实时动态构网算法。通过定义模型中顶点间的约束关系以及顶点误差的

2、继承方法，利用四叉树构建出顶点的层次结构，有效解决了不同分辨率网络间接边的裂缝问题，实现在模型误差控制下的多分辨网络的实时正确构网。实验证明，该方法对于实时控制地形模型的细节层次，增强地形模型的绘制效率是非常有效的。关键词：数字高程模型；虚拟地形；实时渲染；动态构网；细节分层Abstract:Thispaperdiscussesanalgorithmofreal-timedynamictriangulationforRSGmodelofterrain.Withdefiningtherelationshipsbetweenthepointsandthei

3、nheritingmethodoftheirerrors,theproblemofcracksbetweenblocksofdifferentresolutioninthequad-structureareresolvedefficiently,andthereal-timedynamictriangulationcontrolledbygivingerrorisalsocometrue.Theexperimentsshowthatthisalgorithmisverygoodforthereal-timeLoDcontrollingofterrain

4、andalsoforthereal-timerendering.Keywords:digitalelevationmodel,virtualterrain,real-timerendering,dynamictriangulation,levelofdetail1引言随着计算机图形图像软硬件技术的迅猛发展，构建一个三维的、实时交互的、可“进入”的虚拟地理环境逐渐由梦想成为现实。“3DGIS”、“VRGIS”以及相关三维GIS的相继提出，反映出人们认识周围环境从传统的二维思维方式转向更自然的、立体空间的思维方式的变化趋势[1][2]。然而技术的发展毕竟是

5、有限的，而客观存在的地理环境中的数据是无限的。因此，解决基于海量数据的三维场景的实时绘制问题是实现这种转变的一大瓶颈。而地形作为地理环境的基础框架，使得解决地形的实时显示问题更是首当其冲，建立实时交互的虚拟地形成为目前国内外研究的热点[3]。要提高模型的绘制效率，关键是在一定的误差控制下对模型进行简化，使参与绘制的三角形面片个数尽量少而又不会带来较明显的畸变。细节分层技术（LevelofDetail，LoD）是当前解决这一问题的最好办法。细节分层技术分为静态LoD和动态LoD两类。前者是指为源目标事先建立一组固定的不同细节层次的离散模型提供显示调用，而

6、后者则是根据显示条件实时动态构建不同细节层次的模型达到提高显示效率的作用。显然，第二种LoD的构建方法不仅避免了建立多个模型的烦琐操作，而且更加灵活准确，在不同LoD模型的切换过程中也不会出现明显“跳变”现象。多分辨率动态构网算法是第二种LoD的构建方法的关键。地形模型主要分为规则格网模型（RegularSquareGrid，RSG）和不规则三角网模型（TriangulatedIrregularNetworks，TIN）。由于地形RSG模型中顶点分布的规则性，使得这种模型比TIN模型具有更大的应用价值（如在地形分析中一般都选用RSG模型），但也同时带来

7、较大的数据冗余。本文主要探讨基于地形RSG模型的多分辨率动态构网算法。2相关研究国内外关于地形RSG模型的多分辨率动态构网算法的研究比较普遍。主要是利用地形RSG模型中顶点呈规则分布的特性，采取构建关于顶点的四叉树或二叉树层次结构来实现对模型的多细节层次的提取方法，其中四叉树的运用更为广泛[4-8]。四叉树是一种很常用的空间数据结构，利用这种结构建立多分辨率模型的基本操作是反复地将一个矩形区域四等分，通过连接水平方向和垂直方向上区域边的中点形成的[9]。通过将地形模型中的顶点数指定为并划分成不同的层次而形成四叉树，使树中的每一节点对应着由四块格网单元组

8、成的面片，形成不同细节的层次模型。不过，尽管四叉树结构比较简单，构网速度快，但当相邻两个节点具