三维地形场景建模与视景仿真

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如何进行三维地图的建模和展示

如何进行三维地图的建模和展示三维地图的建模和展示是近年来地理信息系统领域的一项重要研究内容。

随着科技的不断进步和人们对地理信息的需求不断增加，三维地图的制作和展示正逐渐成为全球各行各业的重要工具和应用。

本文将介绍如何进行三维地图的建模和展示，以及一些相关技术和方法。

首先，三维地图的建模是一个复杂而精细的过程。

它需要地理空间数据的采集、处理和分析。

一般来说，地理空间数据的采集可以通过卫星遥感、GPS定位、数字摄影等技术手段来完成。

采集到的数据需要进行整理和处理，剔除不符合要求或有误差的数据点。

然后，通过地理信息系统软件，将数据进行空间分析和建模。

在建模的过程中，可以采用栅格模型和矢量模型两种不同的数据结构，分别适用于不同场景的建模需求。

其次，三维地图的展示是将建模数据以合适的方式呈现给用户的过程。

三维地图的展示可以分为两个方面，一是展示平台的选择，二是展示方法的选择。

在展示平台的选择方面，目前常用的平台有桌面端、移动端以及Web端。

不同的平台适用于不同的用户需求和使用环境，因此在选择展示平台时需要根据具体情况来决定。

在展示方法的选择方面，可以采用静态展示和交互式展示两种方式。

静态展示通常是通过图片或视频的方式呈现，更适用于简单的展示需求；而交互式展示则可以通过用户的操作来实现对地图的探索和查询，更适用于复杂的展示需求。

除了建模和展示，三维地图的应用也是非常广泛的。

三维地图不仅可以用于城市规划、交通规划等领域，还可以应用于旅游、游戏等娱乐领域。

例如，通过三维地图可以方便地查看和规划旅游线路，提供更好的旅游体验；通过三维地图可以制作逼真的游戏场景，增加游戏的可玩性和真实感。

此外，在环境监测、灾害预警等方面，三维地图也有着重要的应用价值。

最后，要进行三维地图的建模和展示，还需要掌握一定的技术和方法。

例如，要进行三维地形的建模和展示，可以采用数字高程模型（DEM）和三维网格模型等技术手段；要进行建筑物的建模和展示，可以采用激光扫描和摄影测量等技术手段；要进行动态交通模拟和可视化，可以采用交通仿真和虚拟现实等技术手段。

测绘技术中的三维建模与实景重建方法

测绘技术中的三维建模与实景重建方法三维建模和实景重建是现代测绘技术中的两个重要方法。

随着科技的不断发展和应用领域的不断拓展，三维建模和实景重建的需求也越来越大。

本文将介绍三维建模和实景重建的概念、方法以及在测绘技术中的应用。

一、三维建模的概念和方法三维建模是指将现实世界的物体或场景以三维模型的形式呈现出来的过程。

在测绘技术中，三维建模可以通过激光扫描、摄影测量等手段来获取物体或场景的三维点云数据，然后利用计算机技术将点云数据进行处理和渲染，生成真实感的三维模型。

在三维建模的过程中，首先需要采集数据。

激光扫描是一种常用的数据采集方法，通过激光器向目标物体或场景发射激光束，利用传感器记录激光束的反射时间和强度，从而计算出目标物体或场景各个点的三维坐标。

另外，摄影测量也是一种常用的数据采集方法，通过摄像机拍摄不同角度下的照片，并利用影像匹配技术来获取三维点云数据。

数据采集完成后，就可以进行数据处理和模型构建。

常用的数据处理方法包括去噪、点云配准、点云融合等。

去噪是为了去除点云数据中的杂散噪声，保留有效的信号。

点云配准是将多个点云数据进行坐标转换和对齐，得到一个整体的点云数据。

点云融合是将多个点云数据进行融合，得到更加完整和准确的三维模型。

模型构建是指利用三维点云数据生成三维模型的过程。

常用的模型构建方法包括体素化、曲面重建、纹理映射等。

体素化是将三维点云数据转换为体素网格，然后根据体素网格的密度和位置信息生成三维模型。

曲面重建是通过拟合三维点云数据的曲面方程，生成光滑的三维模型。

纹理映射是将照片的颜色信息映射到三维模型上，提高模型的真实感和细节。

二、实景重建的概念和方法实景重建是指利用测绘技术还原目标物体或场景的真实外观和特征的过程。

在测绘技术中，实景重建可以通过摄影测量和遥感技术来实现。

首先，利用航空摄影或卫星遥感技术获取目标物体或场景的影像数据。

航空摄影是指通过航空器搭载相机进行拍摄，卫星遥感是指利用卫星对地球表面进行拍摄和监测。

海战场环境仿真系统的三维建模与实时仿真

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测绘技术中如何进行三维建模和可视化展示

测绘技术中如何进行三维建模和可视化展示近年来，随着科技的不断进步和应用领域的扩大，测绘技术的重要性愈发凸显。

在各种应用场景中，三维建模和可视化展示已经成为测绘技术的核心内容之一。

本文将探讨测绘技术中如何进行三维建模和可视化展示。

一、测绘技术中的三维建模三维建模是指通过测绘技术将现实世界的地理要素抽象为三维的模型，并在计算机环境中进行表示和处理。

这种建模方法可以更真实地反映地球表面的形态和特征，为后续的地理分析和决策提供更为准确的数据基础。

目前，三维建模技术主要采用激光扫描和摄影测量两种方法。

激光扫描利用激光雷达仪器测量物体表面的位置和形态，通过多个视角的扫描数据融合生成三维模型。

摄影测量则是通过航空摄影和卫星影像等方式获取地表的影像数据，并借助计算机视觉算法对影像进行处理和分析，从而生成三维建模。

在三维建模的过程中，数据处理和算法的准确性至关重要。

测绘人员需要对采集到的数据进行处理和校正，消除噪声和误差，以确保最终生成的三维模型尽可能准确地反映真实的地理要素。

同时，为了提高建模的效率和质量，诸如数据压缩、特征提取和模型简化等技术也得到了广泛应用。

二、测绘技术中的可视化展示在三维建模完成后，将模型进行可视化展示是测绘技术中不可或缺的一步。

可视化展示可以以直观生动的方式呈现地理要素的空间布局和特征，使得用户可以直观地理解和分析地理数据。

目前，测绘技术中的可视化展示主要通过虚拟现实（VR）、增强现实（AR）和地理信息系统（GIS）等多种技术手段实现。

虚拟现实技术通过穿戴式设备或者头戴式设备，将用户置身于一个虚拟的三维空间中，通过移动设备或者手柄等方式与虚拟环境进行交互。

增强现实技术则是将虚拟的三维模型与真实世界进行融合，通过移动设备的摄像头对环境进行感知和跟踪，将虚拟的地理要素叠加在真实场景中，使得用户可以在真实环境中直接观察和分析地理数据。

地理信息系统则是通过将三维模型与其他地理数据进行融合，进行空间分析和可视化展示，为用户提供更为丰富的地理信息展示和分析功能。

三维地学建模与可视化数字地形建模PPT课件

井测量、GPS技术、钻孔勘探、物理勘探技术 2. 面方式：摄影测量、遥感技术、 Nhomakorabea光扫描技术、
集成传感技术 3. 体方式：CT扫描、3D地震技术室内获取方式： 1.点方式：坐标量算、手扶数字化 2.面方式：扫描数字化
空间数据分类获取方法
1. 2D(x,y)：天文测量、大地测量、工程测量、地图数字化、遥感
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11.此时，在Excel中有两个表，一个是点的坐标值，一个是点的属性值（高程），根据点ID，将两个表合并
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数字地形建模方法
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地上
地表地下
天气
空气质量
地下商场
地铁
地下停车场
人防工程
地下管线
地下构造与自然资源
DTM概念
• DEM，(Digital Elevation Models)，是国家基础空间数据的重要组成部分，它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列，即地表单元上高程的集合，数学表达为：z=f(x，y)。
• 其基本思想：运用Delaunay-TIN三角网的空外接圆性质对两个公共边的三角形组成的四边形进行判断，如果其中一个三角形的外接圆中含有第四点，则交换四边形的对角线。
局部优化过程，local optimal procedure ，LOP
LOP局部优化过程
• 热点应用--三角网数字地面模型快速构建算法研究
• 步骤 • 1. 给等高线加属性数据
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实例步骤
• 2. 打开“MapGIS 6.7”——“图形处理”— —“输入编辑”，打开工程，将等高线另存为”等高线.wl”，同时把图上非等高线的元素删除；
• 3. 提取等高线上的点：打开“MapGIS 6.7”——“空间分析”——“DTM分析”， “文件”——“打开数据文件”——“线数据文件”，打开”等高线.wl”文件。如果区域内看不到图，鼠标右键选择“复位窗口”；

GIS三维地景仿真设计之建模及场景渲染

GIS三维地景仿真设计之建模及场景渲染法线向量的计算本系统的实现目标是通过计算机真实的再现指定真实场景的视觉效果。

这显然要考虑到光照的影响，而一般的场景通常都是存在不同程度的起伏，通过抽取出来的DEM网格数据表现为大量不同朝向的小网格平面。

由于这些网格平面的朝向不同，当同一光源发出的光线照到场景上时，反射出来的光线将反射到四面八方。

仿真的一个重要思想就是在算法中应用真实世界中客观存在的物理定律、现象以及规律等。

只有这样，才能制作出与逼真的效果。

为了描述光线的反射方向，必须首先确定各网格平面的法线方向，在程序实现中通过法线向量来表示：这段代码在GetVertexNormal()函数中实现，在读取完DEM数据后即被执行。

具体的计算过程纯属一般的数学计算，在上一篇文章中已经将网格各节点的三维坐标存放在m_pDemX、m_pDemY和m_pDemH指向的缓冲区中。

这里依次对组成网格平面的全部网格单元进行枚举，并计算由格网点（i,j）所组成的矩形格网上的向量(X0,Y0,Z0)、向量(X1,Y1,Z1)，以便利用二者来求取顶点（i,j）的法向量。

之后，通过求两个向量的叉积(X1,Y1,Z1)X(X0,Y0,Z0)确定出顶点（i,j）的法向量，并将其x、y、z分量保存到normal[0]、normal[1]和normal[2]中，该计算结果并不能直接在OpenGL中使用，需要做进一步的处理，将法向量单位标准化，然后按照x、y、z分量的次序将计算结果依次保存到m_pNormals所指向的缓冲区中备用。

定义材质定义了法线向量仅仅能够控制光线的反射方向，而真实场景除了存在地形的起伏外，材质的不同也对视觉有很大的影响。

例如，光滑的地表要比粗糙的地表镜面反射光更强，而漫反射光更弱。

同一束白光照射到不同颜色的地表也将显现出不同的颜色。

因此，除了定义法线向量外，还需要对地景的材质进行定义，通常需要定义的主要有材质的环境反射光、漫反射光、镜面反射光和反射光亮度等参数：其中，mat_ambient、mat_diffuse、mat_specular和mat_shininess中定义了具体的参数取值：这里是通过对话框的交互由用户动态指定所需的颜色取值并以此来进行材质设定。

测绘技术中的三维可视化与模拟技术

测绘技术中的三维可视化与模拟技术近年来，随着科技的迅猛发展，测绘技术中的三维可视化和模拟技术逐渐成为热门话题。

它们为我们提供了更加直观、沉浸式的空间认知和模拟体验，应用领域广泛且前景可观。

一、三维可视化技术的应用1. 城市规划与设计三维可视化技术在城市规划与设计中发挥着重要作用。

通过将地理信息系统（GIS）与三维建模技术相结合，可以实现对城市空间的高精度建模和可视化展示。

城市规划者可以通过在虚拟场景中进行模拟和分析，来优化城市的布局和设计，提高城市规划的科学性和可行性。

2. 地理信息系统与导航随着智能手机的普及和地理定位技术的发展，三维可视化技术在地理信息系统和导航系统中得到广泛应用。

用户可以通过虚拟地图和导航软件，实时查看街道、建筑物等空间信息，准确导航到目的地。

三维模拟技术也使得导航更加生动，用户可以在虚拟场景中进行预览，更好地规划行程。

3. 地质勘探与环境保护在地质勘探和资源开发中，三维可视化技术可以帮助研究人员更好地理解地下结构和储量，提高勘探效率和准确性。

同时，三维模拟技术也有助于环境保护，可以通过模拟场景，评估不同方案对环境的影响，及时调整工作计划，保护自然资源。

二、三维模拟技术的发展与挑战1. 模拟算法的创新实现逼真的三维模拟需要强大的计算能力和先进的算法支持。

目前，计算机图形学、计算机视觉等领域的研究者正在不断创新和优化模拟算法，提高模拟的真实感和效果。

例如，光线追踪算法和体积渲染算法能够更好地模拟光照和材质的效果，增强模拟的真实感。

2. 数据获取与处理三维模拟需要大量的空间数据支持，包括地形数据、建筑物数据、植被数据等。

数据的获取和处理成为三维模拟技术发展的一大挑战。

我们需要利用遥感技术、激光测距技术等手段采集高精度的数据，并通过数据融合和处理方法，将多源数据整合到一个统一的模型中。

三、三维可视化与模拟技术的未来展望1. 虚拟现实与增强现实的融合虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术是当前热门的技术趋势，它们与三维模拟技术具有天然的联系。

三维地景仿真

基于数据拟合的地形仿真技术
该算法将这一观点与分形几何模型、随机点生成技术以及实用回归技术相结合，首先利用给定的地形参数，通过模拟符合地形统计特征的随机过程，形成一定数量用来表示地形骨架的特征点，再进行一定的处理，统一为用规则格分布形式表示的地形整体骨架。然后利用分形技术中的中点位移法产生地形局部细节。从而生成与某个真实地形非常相似的仿真地景。并且，该类方法还进一步地将小波技术引入到地形的多细节生成中，即利用小波机制产生多尺度地形局部细节信号，与已生成的表示地形骨架的特征点相综合，再通过小波多尺度合成，以获得符合要求的具有任意细节水平的真实三维仿真地形，因而这是真实地景仿真中的一种连续LOD技术。
分形几何（fractal）是Mandelbrot于1975年造出的一个名词，分形几何的是物体的随机性、奇异性和复杂性，他试图透过混乱现象和不规则构型揭示隐藏在背后的局部与整体的本质和运动规律。分形几何具有细节无限以及统计自相似性的典型特性，它用递归算法使复杂的景物可用简单的规则来生成，在现代的计算机图形学中，分形几何在对自然现象的真实绘制和建模方面起着重要作用。
地景建模是自然景物建模中很重要的一类，许多分形地景建模都与分数维布朗运动 (fractionalBrownian motion, fBm)这一数学模型有关。fBm是现代非线性时序分析中的重要随机过程，它能有效地表达自然界中许多非线性现象和描述真实地形的随机过程。
分形地景建模大致可归纳为泊松阶跃法(Pois-son faulting)、傅里叶滤波法(Fourier filtering)、中点位移法(midpoint displacement)、逐次随机增加法(Successive random additions)和带限噪声累积法(Summing band limited noises)5类。

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纹理图像的剪裁去水印处理
剪裁工具：S4U Slice 切割插件纹理剪裁的必要性： ①水印影响美观
②带水印的图片加载到程序里出
现闪烁现象。 ③每两幅图像重叠的部分在程序
中也会出现闪烁现象
网格模型优化
优化工具：Polygon Cruncher（3ds Max模
型优化软件）优化效果：网格顶点数和网格面数优化率80%
基于真实数据的三维地形建模：
本文所设计的三维地形场景是以美国夏
三维地形场景建模
威夷群岛第二大岛毛伊岛（Maui）的地形地貌为实体，建立了大规模真实感三维地形模型。
三维地形视景仿真
毛伊岛位于夏威夷岛西北41公里处，总面积1886平方公里，海岸线总长为 120英里。
三维地形场景建模
DEM数字高程模型数据的获取
• 模型文件格式转化与加载
DirectX：是由微软公司创建的
• 建立天空盒子模型
Direct3D：DirectX组件之
多媒体编程接口，由C++编程语
言实现。(Visual Studio 2005)
一，负责三维图形的API。
• 实现三维场景交互
模型的格式转化与加载
使用SketchUp三维建模软件制作模型
左右。模型表面纹理细节未发生较大改变减小
了模型的存储空间，提高了模型的加载速度。
三维地形场景建模方法
DEM数据纹理影像数据
纹理映射
等高线数据多边形网格模型
DEM数字高程模型
多边形构网
渲染合成
分块地形生成
纹理影射
剪裁、合并
优化网格模型场景输出
SketchUp三维地形模型展示
三维地形视景仿真
天空盒子模型的建立天空盒方法需要五个不同面上相连接的天空纹理，用一个矩形方盒作为天空的远景贴图的载体，将五张纹理图组合为包围盒形状，达到模拟天空的效果。
三维场景交互
表--漫游系统控制按键
场景交互：
操作者利用键盘、鼠标等输入设备实现人机交互。根据输入设备发送的消息，视点坐标及
按键功能按键功能按键功能
←
左转
→
右转
R
俯角向上
视角发生相应的改变，随着场
景刷新变化，实现场景漫游。↑来自前移↓后移
F
俯角向下
Vidio
谢谢各位老师批评指正
纹理获取与纹理映射
（1）纹理影像数据的获取：SketchUp草图大师Google工具箱（2）纹理映射：坐标配准、纹理贴图
纹理获取与纹理映射
SketchUp在50m分辨率下，每
次捕获的最大面积为：
S0=1×0.5km2 地形块单位面积：
S1=5×5km2
毛伊岛总面积： S2=1900km2=（5×5km2）×76 总计需要在sketchUp中捕获3800 块S0。需要拼接76块S1。
毕业设计答辩
三维地形场景建模与视景仿真
对“数字地球” 的意义
三维地形场景视景仿真构建一个分辨率是飞行器虚拟现实系统高的地形场景已成为的重要组成部分，三维地形构建的主要目的是
城市规划与全球数字地球信息化等应用领
对虚拟现实技术的意义
制作一个配合虚拟飞行
器仿真的虚拟战场环境
域的迫切需求。
（1）SRTM—DEM数据的获取
航天飞机雷达测绘计划：SRTM1和SRTM3 （2） DEM数据的表示分层设色表示法，等高线表示法，网格模型表示法（3）DEM数据格式的转化
DEM原始数据： geoTiff文件
转化工具： Global Mapper 转化后格式： kmz文件（SketchUp,Google Earth）
导出*.obj格式模型文件
SketchUp插件：3D Rad
在3ds Max中导入.obj文件格式模型
通过相关插件导出.X文件格式模型
3ds Max插件：PandaDXExport
在Direct3D中程序载入.X文件格式模型
*.X文件中包含地形模型的顶点坐标、颜色、法向量和纹理信息等。
在Direct3D程序中渲染模型对象