地形三维可视化
1.应用MATLAB进行地理三维地貌可视化和地形分析
第17卷 增刊2 广西工学院学报 V ol117 Sup2 2006年12月 JOU RNAL O F GUAN GX IUN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY D ec12006文章编号 100426410(2006)S220017203应用M AT LAB进行地理三维地貌可视化和地形分析唐咸远(广西工学院土建系,广西柳州 545006)摘 要:从M A TLAB软件强大的功能入手,讨论了M A TLAB中进行地理三维地貌可视化和地形分析的方法,并展望其在工程中良好的应用前景。
关 键 词:M A TLAB;三维地貌可视化;地形分析0 引言M A TLAB的含义是矩阵实验室(M A TR I X LABORA TOR Y)[1],自其问世以来,就以数值计算称雄。
其计算的基本单位是复数数组(或称阵列),使得该软件具有高度“向量化”。
经过十几年的完善和扩充, M A TLAB现已发展成为线性代数课程的标准工具。
由于它不需定义数组的维数,并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数,使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时,显得简捷、高效、方便,这是其它高级语言所不能比拟的。
在地理信息系统(G IS)中,地形的三维可视化通常是利用数字高程模型(D E M)来完成的,而D E M最常用表示方法为规则格网,它是将区域空间切分为规则的格网单元,每个格网单元对应一个数值,即高程值。
数学上可以表示为一个矩阵,在计算机实现中则是一个二维数组。
可见利用M A TLAB处理D E M数据,完成地形的三维可视化分析是切实可行的。
1 M AT LAB软件及其功能M A TLAB产品家族是美国M ath W o rk s公司开发的用于概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的理想的集成环境,已广泛地应用在航空航天,金融财务,机械化工,电信,教育等各个行业。
该软件的主要特点包括:1)有高性能数值计算的高级算法,特别适合矩阵代数领域;2)有大量事先定义的数学函数,并且有很强的用户自定义函数的能力;3)有强大的绘图功能以及具有教育、科学和艺术学的图解和可视化的二维、三维图;4)基于H TM L完整的帮助功能;5)适合个人应用的强有力的面向矩阵(向量)的高级程序设计语言;6)与其它语言编写的程序结合和输入输出格式化数据的能力;7)有在多个应用领域解决难题的工具箱。
基于TerraExplorer的三维地形可视化开发
Ｗｉｄ ｗ 其 中 Ｔ ３ Ｗｉｄ ｗ 用 于 显 示 三 维 地形 场 景 ，Ｔ Ｎ ｖ ｎｏ Ｅ Ｄ ｎｏ ｓ Ｅ ａｉ
ｇ ｔ ｎ ｐ川 于 显示 二 维 导 航 地 图 ，Ｔ ｎｏｍａｉｎ ｎ ｏ ａｉ Ｍａ ｏ ＥＩｆｒ ｔ Ｗｉｄ ｗ用 于 ｏ
图 ２
显 示 模 型 、注 记 等对 象 列 表 。在 使 用 这 些 组 件 之 前 ，需 要 先 安 装 Ｔ ｒ Ｅ ｐｏ ｒ 维 地 形 显示 库 文件 如 图 １ 示 。 ｅｒ ｘ ｌｒ ａ ｅ 所
个详 实的参 考 。
关 键 词 ： 三 维 地 形 可视 化 ；ＯＬ Ｅ；Ｓ ｙ ｎ ｅｒ ｘ ｌｒｒ 成 开发 ｋ ￣ ｅＴ ｒ Ｅ ｐｏｅ 集 ａ
１ 引 言
Ｓｙｎ ｋ ｌ ｅ软 什 套 装 是 一 套 完 帮 的 三维 场 景 建 立 、 发 布 、 浏 ｉ 览 的 平 俞 ，被 Ｊ 应 用 在 国 土 、测 绘 、军 事 、Ｇ Ｓ等 相 关 领 泛 Ｉ 域 ．它 为用 户提 供 ｒ 进 的 维 地 形 可 视 化 技 术 ．并 且 提 供 了 先 集 成 ■ 维 地 彤 示开 发 接 口 ，方 便 用 ＿ 在 其 他 应 用 程 序 中 利 用 ｒ Ｌ Ｉ Ｔ ｒ Ｅ ｐｏｅ 提 供 的 Ｃ Ｎ 组 件 进 行 集 成 ｉ维 地 彤 可 视 化 编 程 ｅｒ ｘ ｌ ｒ ａ ｒ Ｏ
开 发
（ ） 创 建 框 架 稃 序 ， 没 计 包 含 Ｔ ｒ Ｅ ｐｏｅ 对 象 的 对 话 １ ｅｒ ｘｌｒｒ ａ
框 ，实 现 Ｏ Ｅ 动 化 客 户 支 持 。 Ｌ
启 动 Ｖｉｕ ｌＳｕ ｉ． 利用 ＭＦ ｐ ｚｒ ｓａ ｔｄｏ Ｃ Ａｐ Ｗｉａｄ应 用 序 向 导 创
建 一 个 基 于 对 话框 的应 用程 序 Ｐ ｒ ｅ ｔ ，创 建 过 程 中各 选 项 可 ｐｏ ｃｌ ｊ 保 留默 认 选 项 ，如 图 ２所 示 。
地形三维场景实时变换及可视化方法研究
地形三维场景实时变换及可视化方法研究李玉东;张军【摘要】地形数据的三维可视化技术一直是3DGIS领域一项重要的研究技术.从地形实时渲染的需求出发,提出大地坐标系下的多分辨率地形组织模型,并对可视化过程中的坐标空间变换方法进行研究,提出一种适合大区域地形可视化的坐标空间变换方案,使可视化的三维地形场景尽可能真实反映其自然的分布形态,使影像纹理、地物与地形之间进行精确的映射与匹配.【期刊名称】《测绘工程》【年(卷),期】2010(019)006【总页数】5页(P43-47)【关键词】实时三维可视化;坐标空间变换;纹理映射;地物匹配【作者】李玉东;张军【作者单位】辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院,辽宁阜新123000;中国测绘科学研究院,北京100039;中国测绘科学研究院,北京100039【正文语种】中文【中图分类】TP391地形的分布在三维地理空间内呈现连续性,传统的二维地图将其投影至平面,不可避免地对其带来变形甚至是在投影带之间的断裂。
要直观真实地反映地形场景分布状况,需要改变对地形的二维表达方式,将其还原至三维空间,实现地形的三维可视化。
但大尺度范围的地形分布受地球曲率影响较大,局部的平面坐标系很难适应在椭球体表面进行的地形三维可视化。
选择适合的坐标参考系统,并通过正确的空间变换过程将其框架下的地形实体映射至计算机显示窗口坐标系下,同时实现影像纹理与地形几何数据的精确匹配是实现大区域地形三维可视化的关键。
1.1 大地坐标系地形场景在大尺度范围内受地球曲率影响较大,而且往往具有庞大的数据量。
这些方面都决定了在三维可视化过程中不可能将其当作一个整体进行渲染,需要对地形进行分块处理,而且为了减少数据冗余提高场景渲染速度,还需要建立多层次的细节模型。
组织起这些数据需要一个统一的坐标系统,并且使其能够适应椭球体地球表面各地形块的无缝衔接,同时还要使选择的坐标系适宜在地形上的空间量算。
对于实现局部三维地形建模中经常使用的平面坐标系,无法适应全球范围的地形数据建模需求,使用它最直接的问题表现在大范围内的地形分布形态变形严重,在其上无法进行精确的量算,如方位角、面积、长度等,所以不能用作全球地形数据组织的统一坐标系来使用。
arcgis三维可视化步骤
arcgis三维可视化步骤ArcGIS三维可视化是一种将地理数据以三维形式显示和分析的方法。
通过将数据以立体方式展示，用户可以更好地理解地理空间关系和现象。
以下是ArcGIS三维可视化的步骤：1. 收集和整理数据：首先，需要收集相关的地理数据，例如地形数据、影像数据、矢量数据等。
然后，使用ArcGIS软件进行数据的整理和处理，包括数据格式转换、数据清理、数据投影等操作。
2. 创建三维地理数据库：在ArcGIS中，可以创建一个三维地理数据库来存储和管理三维数据。
通过创建三维数据库，可以更好地组织和管理数据，并且方便后续的可视化和分析操作。
3.导入数据：将收集和整理好的数据导入到三维地理数据库中。
根据数据的类型和格式，可以选择不同的导入方法，例如直接导入文件、通过数据连接导入等。
4.设置坐标系统和投影：为了保证数据的准确性和一致性，需要设置坐标系统和投影信息。
首先，选择合适的坐标系统，例如地理坐标系或投影坐标系。
然后，根据实际需要选择合适的投影方式，例如高斯克吕格投影、UTM投影等。
5. 创建三维场景：ArcGIS提供了创建三维场景的工具和功能。
使用这些工具和功能，可以根据地理数据的特点和需求创建三维场景。
例如，可以设置地形、添加影像、插入三维对象等。
6. 设置可视化效果：通过设置可视化效果，可以使三维场景更加真实和生动。
ArcGIS提供了一系列的可视化效果工具和选项，例如光照效果、阴影效果、水面效果、纹理效果等。
根据实际需求，选择合适的可视化效果进行设置。
7.创建视图和视角：通过设置视图和视角，可以改变三维场景的观察角度和显示方式。
可以选择不同的视图模式，例如透视视图、正交视图等。
同时，可以调整视角的高度、角度和方向，以获得最佳的观察效果。
8. 进行三维分析：在创建好三维场景之后，可以进行各种三维分析操作。
ArcGIS提供了一系列的三维分析工具和功能，例如视域分析、可视性分析、3D缓冲分析等。
通过这些分析工具，可以对三维场景进行深入研究和探索。
第三章地形三维显示的基本理论和算法精品PPT课件
投影面P
y
m
O
θn
N
Z
x TOT
物面T
YT M
XT
§3.3 投影变换的数学模型
如上图所示，DEM中任一点M在地面坐标系OT－ XTYTZT，a中的坐标为（Xm,Ym，Zm），它在投影平面 P上的像点为m，则m点在投影坐标系O－xy中的坐标 （xm,ym）由下式计算求出：
y xm m ((X X (X M M M X X X S S))Ss c )s(io X i n M ss n ss iiiX n n ( n S Y )(M Y c (Y M M o Y S Y ) Y S sc)(SY s )M o s i ic s n Y c n S c o )o so s i(s Z (s n Z M (Z M M Z Z SZ )Ss)Sc ) io n s
不难看出，上述坐标变换的数学模型具有以下特点： 1）该数学模型在理论上是严密的；
2）改变视点S的位置，就可以在屏幕上绘制出在不 同方位观察地面的立体透视图；
3）若视点位置不变，只改变参数θ，这意味着代 表地形表面的DEM数据场绕视点和投影平面P旋转不同 的角度，也同样可以在屏幕上生成不同视角条件下的 立体透视图。
(XT,YT,ZT)是视点S在地面坐标间的夹角；
θ是地面坐标系的XT轴与投影坐标系的X轴之间的夹角。
§3.2.3 透视投影变换原理
S 视点
投影面P
y
m
O
θn
N
Z
x TOT
物面T
YT M
XT
§3.3 投影变换的数学模型
如上图所示，DEM中任一点M在地面坐标系OT－ XTYTZT，a中的坐标为（Xm,Ym，Zm），它在投影平面 P上的像点为m，则m点在投影坐标系O－xy中的坐标 （xm,ym）由下式计算求出：
三维地形的可视化技术
三维地形的可视化技术
三维地形可视化技术是一种利用计算机技术将地形数据转换成
真实、生动、立体的地形模型，并通过图像、动画等方式呈现的技术。
该技术能够快速地呈现出地形的真实感，同时也方便人们对地
形进行观察和分析。
下面我们详细介绍一下三维地形可视化技术的
相关概念、技术方法和存在的问题。
一、三维地形可视化技术的相关概念
三维地形可视化技术主要包括地形数据采集、地形三维重建、
地形细节处理、三维地形渲染等多个环节。
其中，地形数据采集是
指采集各种形式的地形数据，比如数字高程模型、遥感影像及其他
相关数据。
地形三维重建是将采集到的数据转换成三维地形模型，
地形细节处理是对三维地形模型进行优化处理，使之更加自然真实。
而三维地形渲染是将三维地形模型渲染成真实场景，通过光照、阴影、纹理等手段增加真实感。
二、三维地形可视化技术的技术方法
1.数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)和遥感影像
数字高程模型是一种数字地形模型，它是实现三维地形可视化
的主要数据源。
遥感影像是用于获取地形数据的重要数据渠道。
通
过较高分辨率的遥感影像，可以更加准确地获取地形数据，得到更
真实的地形模型。
2.三角形剖分(Triangulation)
1。
基于LOD的三维地形可视化
基于LOD的三维地形可视化本文将探讨基于LOD的三维地形可视化技术。
一、引言三维地形可视化技术是地理信息科学领域重要的研究内容之一。
其中，基于LOD（Level of Detail）的三维地形可视化技术一直以来备受关注。
该技术通过逐层精细化地图数据，提高模型精度，并缩小模型展示范围，加速数据传输及实时生成等，从而达到更加高效的三维地形可视化效果。
本文对基于LOD的三维地形可视化技术进行深入分析，以期更好地探索其优势与适用情境。
二、技术特点（一）分层可视化LOD技术采用梯度精细化的思路，将地图数据按层次分别展示，从而提高整个系统的运行效率。
大部分三维地形可视化系统，如Google Earth，都采用了类似的思路。
（二）地形简化传统的地形建模和渲染技术中，三角形网格是最常用的建模方式。
但是在复杂地形的可视化过程中，三角形网格数量往往非常庞大。
此时，基于LOD的地形简化技术可以发挥很大的作用。
系统会对地形建立多个不同细节层次的三角形网格，使得在不同距离下可以呈现出高精度、低分辨率等不同信息，实现地形的逐层精细化显示。
（三）精细化显示基于LOD的三维地形可视化技术能够将地形模型按照距离远近划分为多个不同的层次，从而能够提供多种精度、数据量和可视化质量等级。
例如，当用户将视角朝向远处移动时，系统将按照一定的规则逐渐优化模型，以确保场景的运行流畅性。
三、适用情境基于LOD的三维地形可视化技术适用于多种场景下的应用，如：（一）森林、山地等无法便捷到达的区域，可利用基于LOD 的地形可视化技术进行模拟，以实现虚拟探险等目的。
（二）虚拟战场模拟。
基于LOD的三维地形可视化技术可以为军事模拟训练等领域提供重要的技术支持。
（三）城市规划。
基于LOD的三维地形可视化技术不仅可以用于管理城市规划，更可以为实时交通运输规划、城市危险区域提示等提供精细化的数据支持。
四、总结基于LOD的三维地形可视化技术是一种高效、适用范围广泛的技术，在不同领域都有很多应用前景。
三维可视化中的地形建模与实现技术研究
中图 分 类 号 ：Ｐ ９ ． Ｔ ３ １９ 文 献标 识码 ： Ｂ
Ｍ Ｏ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ Ｒｅ ｌｚ ｔ０ ｄ ｌｎ ｎ ａ ｉ ａ ｉ ｎ
０ Ｖｉｕ ｌ ａ ｉｎ ｒ ａ ｎ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｆ３ Ｄ ｓ ａ ｉ ｔ０ Ｔｅ ｒ ｉ ｃ ｏ ０ ｙ ｚ
ｔｏ ｉｎ．
ＫＥＹＷ ｏＲＤＳ：３ ｅ ｒ ｉ Ｖｉ ｕ ｌｒａ ｉ Ｓ ｉｎ ｃ ｖ ｓ ａ ｉ ｔ ｎ ｔ ｒａｎ； ｒ ｅ ｌ ｙ； ｃｅ ｔ ｉｕ １ ａ ｉ Ｄ ｔａ ｔ ｚ ｏ
重点。
１ 引言
２ ０世纪 ６ ０年代 以后 ， 地形可视 化 的概 念随着 地理信 息 系统 的出现而逐渐 形成。随后 以ＮＧ Ｂ ｎ ．Ｚ ｉ ｕ
（ ．Ｔ ｅ ８ｈＩｓｔｔ，Ｃ ｉａＥｅｔ ｉ ’ ｈ ｏ ｇ ｒｕ ， ａｊ ｇＪ ｎｓ １ｏ７ Ｃ ｉａ １ ｈ ｔ ｔｕｅ ｈｎ ｌｃ ｃ Ｉｃ ｎｌ ｙＧ ０ｐ Ｎ ｎ ｎ ｉ ｇｕ２０ Ｏ ， ｈ ； ２ ｎｉ ｍｎ ｓ ｅ ｏ ｌ ｉ ａ ｎ
ｔ ｎ ａ ｓ ｏ ｒ ａｉ ｇ ３ ｃ ｎ ． Ｔ ｉ ａ ｔ ｌ ｕ ｓ ｅ ｈ ｓｓ ｏ ｗ ｔ ｏ ｓ ｏ ｒａｎ ｍｏ ｅｉ ｇ ａ ｄ Ｉ ａ ｉ ｔ ｎ ｗ ｌ ａ ｔｐ ｎ ｆｃ ｅ ｔ Ｄ ｓ ｅ ｅ ｎ ｈ ｓ ｒｉ ｅ ｐ ｔ ｍｐ ａ ｉ ｎ ｔ ｏ ｍｅｈ ｄ ｆｔ ｒ ｉ ｄ ｌ ｎ ｌ ｌ ａ ｊ ｉ ｃ ｅ ｎ ｅ ｚ ｏ ｈ ０ｐ ｎ ａ ｅ ｎ ｉ ｔ ｄ ｃ ｎ ｈ ｅ １ ｉ ｇ ｐ ｏ ｅ ｓ ０ Ｄ ｔ ｒａｎ ａ ｄ ｍｏ ｅｉ ｇ ｎ ｅ ｉ ． ｓ ｈ ｓ ａ ｔ ｌ ｏ ｔ ｓｓ ｅ ＧＬ ｂ ｓ ｄ ０ ｎ ｒ ｕ ｉｇ ｔ ｅ ｒ ａｉ ｎ ｒ ｃ ｓ ｆ ｅ ｒｉ ｎ ｄ ｌ ｆｔ眦 ｎ Ａｌ ｔ ｉ ｒ ｃｅ ｃ ｎ ｒ ｔ ｏ ｚ ３ ｎ ｏ ｉ ａ ａ ｄ ａ ａｙ ｅ ｉ ｅ ｅ ｔ ｙ ｆｍｏ ｅ ｉｇ ｔ ｃ ｎ ｌ ｅ ｎ ｅ ｌ ｉｇ ｐ ｅ ｓ ｎ ｔ ｅ ｅ ｄ，ｔ ｅ ａｔ ｋ ｖ ｓ ｓ ｉ ｂ ｅ ａ － ｎ ｎ ｌ ｓ ｓｄ ｆ ｒ ｎ ｆ ｌ ｗａ ｓ０ ｄ ｌ ｅ ｈ ｏｏ ｓａ ｄ ｒ ａｉ ｎ ｍｃ ｓ ． ｎ ｎ ｚ Ｉ ｈ ｈ ｒｉ ｃ ｅ ｕ ｔ ｌ ｐ ａ ｐ ｉ ａｉｎ ｏ ｃ ｓ ｎ ０ ｉ ｅ ｅ ｔｍｅｈ ｄ ，ｔｕ ｍｖｄ ｎ ０ ｎ ａｉｎ ａ ｄ ｇ ｉ ａ ｃ ０ ｄ ｔｒａｎ ｍｏ ｅｊ ｇ ａ ｄ ｒａｉａ ｌ ｔ ｃ ａ ｉ ｓｆ ｒｄｆ ｒ ｎ ｔｏ ｓ ｈ ｓｐ ｉ ｉ ｇ ｆｕ ｄ ｔ ｎ ｕ ｄ ｎ ｅ ｆｒ３ ｒ ｉ ｄ ｌ ｎ ｅ ｌ － ｃ ｏ ０ ｆ ＿ ｏ ｅ ｎ ｚ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
地形三维可视化
何为地形三维可视化？
地形三维可视化及其绘制技术是指在计算机上对数字地形模型(DisitalTerrainModels)中的地形数据实时地进行三维逼真显示、模拟仿真、虚拟现实和多分辨率表达等内容的一项关键技术，在现实生活中具有广泛的应用价值。
ERDAsIMAGINE虚拟地理信息系统(virtualGis)是一个三维可视化工具，给用户提供了一种对大型数据库进行实时漫游操作的途径。
它使用户能在虚拟的地理信息环境中交互操作，既能增强或查询叠加在三维表面上图像的像元值及相关属性，还能可视化、风格化和查询地图矢量层的属性信息，能够实现仿真多图层的统一管理、所见即所得的地形景观通视与威胁分析，输出高质量的三维景观图。
为何使用地形三维可视化？
GIS的核心是空间数据库，三维地理空间定位和数字表达是地理信息系统的本质待征。
地形数据（如DEM等)作为空间数据库的某个持定结构的数据集合．或所有这些数据集台的总体．被包含在地理信息系统中。
成为它的核心部分的实体。
显然．对地形空间数据的真三维显示和在二维空间的查问与分析．也是GIS的核心内容之一。
目前众多的以高性能工作站为支撑的G1S系统(如ARC／INFO、ERDAS、Genamap等)，已具有一定的地形三维显示功能，但十分薄弱。
表现之一是三维图类型局限于线划式或模拟灰度表示，而对计算机图形学中的高真实感三维图形的最新的生成技术并没有及时地取而用之；表现之二是所有的空间操作和分析都在二维图形上进行相显示，缺乏直观效果。
值得一提的是，从远古到现代，地形的三维显示技术(地形三维模型的制作)最直接、最重要的莫过于军事上的应用。
从美军50年代的SAGE防空指挥系统．著名的C3I系统，到在海湾战争中起丁重要作用的Terra—Base系统，不难看出，以地形三维显示以及军事地形分析在指挥白动化上的应用，—直是各国军方颁心研究的重要内容。
其军营上的应用价值是不言而喻的。
就我国同情而言，在以高性能微机和图形卡上实现地形的高逼真件三维显不以及相应的空间分析等功能，具有普遍的应用价值。
地形三维可视化应用
地形三维可视化应用广泛，如：农田三维地形测量数据处理与可视化、地质环境破坏现状三维景观可视化、水库三维淹没区域分析、公路典型路段中的应用
和城市交通等等。
以下是地形三维可视化在城市交通应用的简要说明。
雨洪严重影响城市交通，给人民生活造成很大的影响。
应用数字高程模型建立城市三维地形图可以辅助于城市雨洪问题的研究。
根据城市的地形状况，利用GIS的空间分析能力，叠加其它图层信息来划分集水小区和汇水面积。
在城市排水管网管理信息系统中，分析整理和编写程序提取地形高程点数据伏，Y，Z)，利用数字高程模型进行地形三维可视化分析，建立了整个城市的平面地形分布图和三维地形图(图2、图3)辅助于雨洪的预测预报模型建立，为城市防洪和管网设计提供科学的依据。
个人对地形三维可视化看法
地形三维可视化是一门新技术，随着计算机及图形处理设备性能的不断提高，地形可视化技术的发展应该是:显示方式上向“虚拟现实”方向发展;在数据组织和功能结构上，向地理信息系统(GlS)方向上发展。
可以相信，地形三维可视化技术在国民经济和国防建设中的作用将日益重要，其应用前景也是十分广阔的。
参考文献：
[1] 戴立乾,魏也纳. 地质环境破坏现状三维景观可视化的实现[J]. 河南省国土资源科学研究院
[2] 徐青. 地形三维可视化技术[ ]. 测绘出版社
[3] 赵连柱,孙亚军. GIS技术在城市排水管网管理与地形三维可视化中的应用[J]. 北京市侧绘设计研究院。