大規(guī)模三維場景管理與地形漫游技術(shù)研究與實現(xiàn)

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1、河海大學(xué)碩士學(xué)位論文大規(guī)模三維場景管理與地形漫游技術(shù)研究與實現(xiàn)姓名：余宇峰申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：萬定生20080610河海大學(xué)碩十學(xué)位論文大規(guī)模三維場景管理與地形漫游技術(shù)研究與實現(xiàn)摘要三維地形可視化在地理信息系統(tǒng)、實時仿真及3D游戲等領(lǐng)域都占有非常重要的地位。隨著遙感技術(shù)、衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，三維地形場景的幾何數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)量日益龐大；因此，為了實現(xiàn)大規(guī)模漫游系統(tǒng)逼真、實時的顯示與交互，設(shè)計一種有效的數(shù)據(jù)組織存儲方法和合理高效的動態(tài)調(diào)度算法成為關(guān)鍵。三維地形繪制時，關(guān)鍵技術(shù)是加快地形場景的顯示繪制效率；目前主要由兩種方法來實現(xiàn)：

2、一是數(shù)據(jù)從存儲器到內(nèi)存階段，通過有效數(shù)據(jù)組織、細(xì)節(jié)層次預(yù)處理、可見性裁剪將數(shù)據(jù)動態(tài)載入內(nèi)存，并在內(nèi)存中進(jìn)行有效管理以減少場景數(shù)據(jù)；二是數(shù)據(jù)在內(nèi)存的繪制階段，在場景渲染之前，通過多邊形簡化、多分辨率模型等技術(shù)對內(nèi)存中的地形數(shù)據(jù)進(jìn)行合理的簡化，以有效減少三角形繪制數(shù)目。本文結(jié)合引江濟(jì)太三維動態(tài)模擬系統(tǒng)，闡述了目前大規(guī)模場景數(shù)據(jù)處理和顯示涉及的主要技術(shù)；研究了大規(guī)模三維地形數(shù)據(jù)的組織存儲方法；為提高繪制效率，充分發(fā)揮GPU的性能，將地形數(shù)據(jù)組織成含地形概要四叉樹(TSQ)的地形瓦片金字塔(TTP)的層次結(jié)構(gòu)。并基于該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，借鑒已有地形數(shù)據(jù)的動態(tài)調(diào)度思想

3、，設(shè)計并實現(xiàn)了一套可行、合理的瓦片地形塊與批LOD相結(jié)合的地形繪制算法；引入多線程技術(shù)，實現(xiàn)繪制線程和數(shù)據(jù)調(diào)度線程的并行化，對于不使用數(shù)據(jù)分割和調(diào)度策略的場景繪制系統(tǒng)而言，縮短了場景的初始化時問，提高了繪制的幀率，實現(xiàn)了大規(guī)模三維地形漫游系統(tǒng)顯示的平滑和連續(xù)。關(guān)鍵詞：大規(guī)模場景，細(xì)節(jié)層次，數(shù)據(jù)組織與調(diào)度，地形概要四叉樹，多線程，外存調(diào)度河海人學(xué)碩一卜學(xué)位論文大規(guī)模三維場景管理與地形漫游技術(shù)研究與實現(xiàn)AbStraCtⅥsualizationofla唱e—scalethree-dimensionalisplayingakeyr01einmallyappl

4、ications，suchasgeographicinfonnationsystem，real-timeflightsimulationsandthree-dimensionalg鋤es，etc．WiththerapiddeVelopmentoftheremotesenseandsatellitetechnology，thedataofDEMandtextllrebecomemoreandmorehuge．So，oneoft11ekeytechnologiesofthela唱e—scalewalkthroughsystemishowtoimpleme

5、ntthereal-timerenderingandinteractiVeoperation，andwhichreasonableandeffectiVedynamicalschedulestrategyofscenedatashouldbeused．7r、ⅣoaspectsareconcemedtoimproVerenderingemciency、ⅣhenrendeIIing3Dterrain：onewayisthatitisrealizedinthestageofdatabeing10adedfromstoragetomemory，bythete

6、chn0109yofeffectiVeorganizationofdata，LODpreViouslyprocessed，dynamicallyloadingdatatomemo叮tllroughVisibilityculIingande矗、ectiVemanagementinmemoq；theotheristhatinthestageofdatabeingrenderedinmemory，therenderingtriangles’numberisreducedbeforescenebeingrendered，bythewaysofreasonab

7、lesimpli6cationofthedatainmemoryusingthetechnologyofpolygonsimplificationandmulti—resolutionmodel．Atpresent，optimizingalgorit№sareconcemedwiththeaboVetWoaspects．Thisp印er，Combinedtothe3DDyn姍icSimulateSystemofTheY{m舒zeRiVer-TaihuLake、ⅣraterTransferProject，hasintroducedRende曲gtech

8、nology，andstudiedtheo瑪anizationmethodofthela唱e—scaleth