基于地形影像可视化技术探讨

郑孝波

（西安航空学院，陕西 西安 710077）

基于地形影像可视化技术探讨

郑孝波

（西安航空学院，陕西 西安 710077）

近年来，地理信息系统技术不断发展，计算机三维建模及其相关显示技术依然成为当前地理信息研究领域中的宠儿，成为各方努力研究的热点课题。随着相关技术的不断发展与完善，在资源调查及国土管理等领域中，计算机三维建模显示技术得到了广泛的应用且取得较好的成果。本文以当前我国该方面的发展情况为出发点，对图像显示问题进行分析。

图像显示技术 地形影像可视化

三维地形模型属于三维地理信息系统当中比较基础的一种模型，近年来，人们都比较关注三维可视化技术的发展，并将其作为热点研究方向。随着遥感技术以及卫星技术等相关科学技术的不断发展，各国对地球进行全方位立体观测的能力和相应的信息处理能力都有着显著的提升，让高分辨率高程数据以及相关的纹理数据技术得以实现。数据处理量的增大，给系统的内存以及管理工作提出了新的挑战，只有妥善的将这部分数据进行组织与管理才能保证信息的实际使用效率，所以在应用中必须要将视觉感受效果调至最佳，那么如何通过三维地形模型的管理及其调度来保证相互之间的关系，便成为地形可视化工作的主要研究内容，下文将对其进行分析。

一、数据的组织管理及内存调度

1. 数据管理方案

图像金字塔模型的本质就是分辨率递减集合，底部为分辨率较高的图像，向上顺次递减。将用户需求作为基本导向，对地图进行分割，形成多分辨率的层次，方便后续管理工作的进行，同时也可以帮助用户对其进行读取。所以可以通过金字塔模型的方式将原始数据分辨为基本的影响模型，提供相应的地形数据，从其中发现规律，建立起具有针对性的空间索引，便可以对一定范围内的所有数据进行极速搜集，保证空间连续显示。当前四叉树结构LOD是该方面工作人员广泛使用的计算方式，该模型当中的所有节点都相应的覆盖一部分区域，从节点的角度出发对区域进行渲染，达到层次植染的根本目的，保证实际工作效率[1]。

2. 数据调度及内存管理

首先需要针对窗口大小来设定空间坐标的范围，对满足空间需求的坐标范围内文件进行加载。鼠标在窗口内部移动时逐渐转变为空间坐标，二次计算窗口可以承载的空间范围，从算法的角度对瓦片文件的数量进行计算。代入代码可以计算出窗口位置加载空间自身索引值，从X、Y双方向入手对其进行查询，判断地形所处位置，再用下图1所示流程来实现[2]。

图1 .初始文件显示流程

3. 内存分配及管理

因为整体数据量比较大，所以能否合理的分配内存以及优化程序，便成为工作人员的首要参考因素。通过总结实践工作经验发现，鼠标在窗口移动的过程当中，窗口所显示出的图像必须要随时更新，保证文件集的完整性。窗口范围内可体现的图片更新之后，便要对上一层次的文件进行比较，从比较结果中选择共性因素留下，合理分配内存，将不必要的内容清空，方便后续文件的使用[3]。

二、三维点云模型绘制

1.OpenGL渲染流水线分析

绝大部分的 OpenGL程序的操作流程都比较相似，这一流程便被称之为OpenGL渲染流水线，具体流程如图2所示。

图2 .OpenGL渲染流水线示意图

2.坐标空间转换

三维变换技术属于计算机图形学当中比较基础的一个模块，包含了视口变换等多方面的内容。其中投影变换与视口变换属于比较重要的两个环节，OpenGL虽然可以对三维空间的数据进行直接处理，但是需要打印机等载体，所以需要使用到投影变换这一方式。投影变换的基本工作原理就是通过对视景体进行处理，剪掉多余部分，将最精华的部分保留下来。正射投影是使用比较广泛的一种投影方式，投影后，物体大小不会发生任何改变。绘制的最后一个步骤就是对视口进行变换，让设备空间坐标转变为屏幕坐标，便于后续的绘制操作[4]。

三、点云可视化系统

点云可视化系统需要在Windows XP系统下运行，在进行数据管理的时候使用了SQL SERVER 2005模式下的数据库，与此同时还将OpenGL当作所有图像染库，根据实际情况对系统进行划分。

1.数据的管理模块:该模块会直接影响到数据预处理工作最主要的实现部分，对具体的点云进行分割，通过上述措施为后续工作提供具有一定可靠性的数据。

2.可视化模块:点云可视化模块自身主要功能就是对处理后的数据进行显示，结合投影方式与渲染的方式等来完成图像浏览。

3.分析查询模块:该模块需要依靠点云可视化技术为基础，对用户提供的命令进行分析与查询，为后续的几何性分析与计算提供相应的数据与技术基础。

结束语：

随着科学技术的不断发展，地形影像可视化技术也必然会随着时代的发展而不断完善。本文从OpenGL、点云可视化系统等方面入手，通过建模的方式，融合实践经验，对基于地形影像的可视化技术进行了简要分析，旨在提升相关工作人员的从业效率。

[1]付强，谢谟文，刘翔宇，黄杰慧，范德虎.基于快鸟卫星影像的高速公路施工三维可视化管理平台应用[J]. 公路，2011,12（02）：144-146.

[2]吕智涵.基于网络虚拟现实引擎的宏观与微观空间三维可视化技术研究与应用[D].中国海洋大学硕士学位论文，2013:11-14.

[3]张建武,郝容.地形图仿真动态表示方法探讨[M].中国测绘学会九届四次理事会暨2010年学术年会论文集,2010:222-224.

[4]张燕燕,黄其涛,韩俊伟.基于提升小波的大地形累进压缩及实时渲染[J].计算机辅助设计与图形学学报.2010，12(08):1352-1358

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