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
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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
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如何进行三维地形建模和可视化呈现
如何进行三维地形建模和可视化呈现三维地形建模和可视化呈现对于地理信息系统（GIS）和虚拟现实技术来说，是一个重要且复杂的任务。
它涉及到对地球表面的各种地形特征进行精确的数字化表达，以便为用户提供清晰、真实的地理感知。
本文将介绍三维地形建模和可视化呈现的基本原理、方法和应用。
一、三维地形建模的基本原理三维地形建模是将地球表面的复杂地形特征以数字化的方式进行表达和呈现。
它的基本原理是利用地理数据和数学模型来描述地形的几何和地貌特征。
常用的地理数据包括数字高程模型（DEM）、地质地球物理数据、卫星遥感影像等。
数学模型则包括曲面拟合、插值算法、聚类分析等。
地形的数字化表达主要有两种方式：网格模型（grid-based）和三角网格模型（TIN）。
网格模型通过在地球表面上构建规则网格，将每个网格单元的高程值（或其他属性）与地理坐标相对应，从而精确描述地形特征。
三角网格模型则通过将地球表面离散化成一系列三角形面片，并将每个面片的顶点位置和属性数据存储在数据库中来建模和表达地形。
网格模型适用于规则地形的建模，而三角网格模型适用于不规则、复杂的地形。
二、三维地形建模的方法在实际应用中，三维地形建模常常需要综合利用多种数据和方法。
其中，数字高程模型是三维地形建模的基础，可以通过激光雷达、测量、遥感技术等手段获取。
除了数字高程模型，其他地理数据，如地质、地球物理数据等也可以用来辅助建模。
三维地形建模的方法包括了基于物理模型的建模、基于统计模型的建模和基于图像解译的建模。
1. 基于物理模型的建模：这种建模方法是使用物理原理来模拟地形的生成和演化过程。
常用的物理模型有水流模型、风蚀模型、地震模型等。
这种方法可以模拟地形的各种地貌过程，如河流侵蚀、土壤侵蚀、露天矿井开采等。
2. 基于统计模型的建模：这种建模方法通过分析地理数据之间的统计关系，来推断地形变量之间的关系。
常用的统计模型包括回归模型、插值模型、聚类模型等。
这种方法适用于没有明确的物理过程可供模拟的情况，可以根据数据的统计特征来推测地形的形态和分布。
三维地形模型的创建和可视化技巧
三维地形模型的创建和可视化技巧地形模型是模拟地球表面地理特征的三维数字模型。
它在许多领域有着广泛应用，包括地理信息系统、城市规划、游戏开发和自然资源管理等。
本文将介绍三维地形模型的创建和可视化技巧，帮助读者更好地理解和运用这一技术。
一、数据获取和处理创建一个真实而准确的三维地形模型，需要从各种数据源中获取和处理数据。
常用的数据源包括卫星影像、激光雷达扫描数据和数字高程模型（DEM）。
卫星影像提供了地表特征的视觉信息，激光雷达扫描数据则可提供高精度的地形高程信息，而DEM则包含了地表高程的数字化数据。
在获取到数据后，还需要进行处理和合并。
例如，可以利用图像处理算法将卫星影像中的地表特征提取出来，并与DEM数据结合，生成具有高分辨率的地形模型。
此外，还可以使用拓扑学算法对多个地形数据进行拼接和融合，以获得更全面和连续的地形模型。
二、地形模型的建模方法在创建三维地形模型时，有多种建模方法可供选择。
其中最常用的方法是基于栅格和基于三角网格。
基于栅格的方法将地形划分为规则的网格单元，并为每个单元分配高程值。
这种方法简单易行，适用于较大范围的地形模型。
然而，由于栅格单元的固定形状和大小，无法完全准确地表示地形的细节。
基于三角网格的方法则更适合表示复杂的地形特征。
它将地形表面划分为无数个小三角形，并为每个三角形分配高程值。
通过增加三角形数量，可以提高地形模型的精度和细节。
这种方法常用于游戏开发和虚拟现实应用中，以实现更真实的地形效果。
三、地形模型的纹理映射为了进一步增强地形模型的真实感，可以为地形施加纹理映射。
纹理映射是将二维图像（如地表照片或地形纹理图）应用到三维地形上的技术。
通过合理选择和处理纹理图像，可以使地形模型更加逼真，并增强用户的沉浸感。
在进行纹理映射时，需要注意分辨率和贴图技巧。
较高分辨率的纹理图像可以提供更多的细节和真实感，但也增加了数据量和渲染复杂度。
此外，还可以使用特殊的纹理映射技巧，如法线贴图、置换贴图和遮挡贴图等，以进一步增强地形模型的细节和表现力。
DEM的三维可视化技术及应用
光照
一般三维引擎光照模型将光归纳为两类：环境光和直射光。 环境光，和自然界中的一样，没有实际的方向和光源，只有颜 色和光强 。它给各处提供一个较低级别的光强 。 直射光是场景中的光源产生的光，它总是具有颜色和强度，并 沿特定的方向传播。 直射光类型：点光源、聚光灯和平行光 。
材质
材质表现了物体表面对灯光的反射属性。在D3D和 OpenGL中材质还有一个自发光属性－Emissive ，它用 来描述物体自身发出的光的颜色和透明度的。
地形可视化
传统的地学分析图形中，三维地形立体图通常 是用一组经投影变换的剖面线或网线构造的，图形 简单，内容单一，缺乏实体感，实用价值受到限制。 而三维地形模型的动态显示是区域地形等多种要素 三维景观的综合体现，具有信息丰富、层次分明、 真实感强的特点。 我们可通过获取地形等高线及地表属性多边形 等信息，采用适当的内插拟合方法，生成真实描述 实际地表特征的数字高程模型，并用栅格化技术建 立相应的描述区域地表类型的属性栅格，经透视投 影变换和属性叠加后，采用恰当的消隐处理和光照 模型进行显示，再现区域的三维地形形态，取得真 实、鲜明、直观的图像效果。
三维渲染图元
顶点法向量
3D中使用顶点法向量计算光源和表面间的夹角，对 多边形进行着色。
平面正方向
3D中每个面有一个垂直的法向量。该向量的方向由 定义面顶点的顺序及坐标系统是左手系还是右手系决定。 表面法向量从表面上指向正向面那一侧，如果把表面水 平放置，正向面朝上，背向面朝下，那么表面法向量为 垂直于表面从下方指向上方，这个就是平面正方向
视觉平滑
模型层次切换时，采用几何形状过渡方法形成视 觉的光滑过渡 ,即将新增点随视点的拉近从起始位置 逐渐移动到最终位置。
层次细节模型示例
arcgis三维可视化步骤
arcgis三维可视化步骤ArcGIS三维可视化是一种基于地理空间数据的数据可视化技术，通过将二维地理信息转换为三维模型，展示地球表面上的地理现象和空间关系。
下面将详细介绍ArcGIS三维可视化的步骤。
1.数据准备首先，需要准备好用于三维可视化的地理数据。
这些数据可以是矢量数据，如点、线、面要素，也可以是栅格数据，如DEM（数字高程模型）或卫星影像。
在数据准备阶段，还需要根据需求对数据进行预处理，如数据清洗、投影转换等。
2.创建三维场景在ArcGIS软件中，创建一个新的三维场景是进行三维可视化的第一步。
可以在“内容”面板中右键单击一个文件夹或地理数据库，然后选择“新建”>“场景”来创建一个新的场景。
可以选择合适的坐标系统和高程单位，并为场景指定一个名称。
3.导入数据在场景中导入数据是进行三维可视化的关键步骤之一。
可以将准备好的地理数据直接拖动到场景中，或者通过“内容”面板中的“添加数据”按钮来导入数据。
导入的数据将显示在场景的“图层”面板中。
4.设置符号对导入的数据进行符号设置，可以使得地理要素在三维场景中呈现出不同的形状、颜色和大小。
在“图层”面板中选择一个图层，然后点击“图层”选项卡上的“符号”按钮，即可打开符号设置对话框。
在对话框中，可以选择不同的符号类型，并根据数据的属性值设置符号样式。
5.配置图层属性除了设置符号外，还可以对图层的属性进行配置，以便更好地表达地理信息。
例如，可以通过右键单击图层，在上下文菜单中选择“属性”，打开图层属性对话框，然后在“标注”选项卡中设置标注样式和显示位置。
6.创建高程表面在三维可视化中，高程表面可以显示地形的起伏和存在的起伏。
可以使用DEM（数字高程模型）数据或通过插值等技术生成高程表面。
在ArcGIS软件中，可以通过在场景中选择“添加”>“高程数据”添加DEM数据，然后通过在DEM上右键单击选择“表面”>“生成新表面”来创建一个新的高程表面。
基于LOD的三维地形可视化技术研究
基于LOD的三维地形可视化技术研究【摘要】为了解决三维地形数据的实时可视化问题，本文在规则格网DEM 的基础之上，采用数据分块，四叉树地形分割，并结合基于视点相关的LOD（Level Of Detail，LOD）层次模型技术，实现了海量数据的有效组织与管理。
在满足真实的前提下，该方法可有效的简化复杂的地形数据，提高地形漫游的效率，兼顾可视化效果。
【关键词】LOD 数据分块四叉树实时渲染一、引言本文重点研究四叉树结构的LOD层次模型的生成方法，采用分层分块方法来组织大规模地形数据，结合DirectX渲染引擎，以块为单位进行实时调度和渲染。
最后，使用雾化技术，使得三维场景更具有真实感。
二、LOD技术LOD技术依次经历了离散LOD模型，连续LOD模型及多分辨率模型3个阶段。
当前对地形模型的研究都集中在多分辨率模型上。
这也是本论文的研究内容。
多分辨率模型是指将不同区域具有不同层次细节的模型。
在满足显示精度要求的前提下，选择不同分辨率的模型，达到“距离越近看的越清，距离越远越模糊”的效果。
如地形复杂区域的模型，与地形简单区域的模型并存，并用以描述地表起伏。
三、三维地形可视化（一）数据的分块规则格网DEM数据具有结构简单，存储处理方便，进行构网绘制时快速直接等优点。
本文使用规则格网DEM数据。
有时原始的格网大小满足不了实际应用的需求，就需要对DEM进行内插，本文选用加权平均法进行格网数据内插，使得每块DEM数据大小为（2n+1）×（2n+1），将DEM数据分成等大小的块，所分的块不能太大，也不能太小。
考虑到Intel的CPU的内存页大小是4K，块的大小应该为64×64比较合适，本文采用了32×32的块。
如图1规则格网模型。
图1 规则格网模型为了保证显示速度，还要对纹理按照与地形相同坐标范围进行分块处理，将纹理分割为与地形具有相同的子块数，并将地形子块与相对应的纹理子块保存在同一文件中，并为每块分块后的纹理构造纹理金字塔，以方便地形数据管理和调度。
第五章 DEM的可视化表达
Beijing University of Civil Engineering and Architecture
5.3 地形二维可视化表达
明暗等高线法 明暗等高线法：又称为波乌林法，由波乌林于1895年提 出，基本理论为： 根据斜坡所对的光线方向确定等高线的明暗程度 （阴坡面和阳坡面）； 将受光部分的等高线饰为白色，背光部分的等高 线饰为黑色； 地图的底色为灰色。 这种等高线地图利用受光面和背光面的白黑明暗对比， 产生阶梯状的三维视觉效果
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5.3 地形二维可视化表达
等高线法 格网DEM和TIN提取等高线基本步骤： ① 内插等高点：线性内插－在所有格网边或三
角形边内插判断出所有的等值点（指定等高线的 高程）。
② 追踪等高线：也称为等值点追踪：是指按一
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5.3 地形二维可视化表达
明暗等高线法
明暗等高线的两个关键问题： ① 利用明暗等高线法表示地貌，坡向是决定明暗变化的唯一因素； ② 明暗等高线地图以灰色为底色,以黑、白二色为等高线的着色。
四、地形三维可视化表达
五、地形三维景观模型
六、 地形场景漫游与动画
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5.1概述
地形可视化概念 地形可视化主要研究基于DEM的地形显示、简化、仿真 等内容，是计算机图形学的一个分支，属于科学计算可视 化的范畴。
测绘技术中如何进行地形模拟与可视化
测绘技术中如何进行地形模拟与可视化地形模拟与可视化是现代测绘技术中的重要内容，通过模拟和可视化地形，可以更好地理解地貌特征与地理环境，达到有效利用地理信息的目的。
本文将介绍测绘技术中地形模拟与可视化的方法和应用。
一、数字高程模型数字高程模型（Digital Elevation Model，简称DEM）是进行地形模拟与可视化的基础数据。
DEM是基于地表高程数据构建的数字化地形模型，可以用来表示地表的高程信息。
DEM的建模方法包括光学影像摄影测量、激光雷达测量和雷达测高等。
地面上的每个点都可以通过DEM来表示其高程值，从而构建出地形的数字化模型。
二、地形模拟方法1. 蓝图模型法蓝图模型法是一种常用的地形模拟方法，通过将地形绘制在平面上，实现对地形特征的准确描述。
该方法需要测量地形的精确数据，并根据比例尺绘制在蓝图上，使人们可以直观地了解地形的形貌与分布。
蓝图模型法广泛应用于城市规划、土地管理和环境监测等领域。
2. 三维可视化技术三维可视化技术是一种将地形数据进行数字化处理，生成三维模型，并通过计算机图形技术实现真实感显示的方法。
该方法可以直观地展示地形的立体特征，使人们能够更好地理解和分析地势变化。
三维可视化技术广泛应用于地质勘探、地理教育和城市规划等领域。
三、地形可视化应用1. 地形分析地形模拟与可视化能够帮助人们更好地分析地形的特征和规律。
通过DEM和三维可视化技术，可以实时显示地形数据，并进行地形分析与研究。
地形分析在地质勘探、环境评估和水资源管理等领域有着广泛的应用，可以帮助人们更好地了解地形的变化和发展趋势。
2. 地形导航地形模拟与可视化在地形导航中起到重要作用。
通过实时显示地形数据，人们可以更好地理解地势的起伏和道路的走向，从而提高导航的准确性和安全性。
地形导航广泛应用于军事作战、地理探测和交通规划等领域，对社会的发展和决策具有重要意义。
3. 城市规划地形模拟与可视化对城市规划有着重要影响。
三维地学建模与可视化-三维模型的建立
地面三维景观模型的建立
• 在构建数字城市的过程中,城市三维景观建模是一 个重要的组成部分，城市三维景观的建立,将以全 新的方式表达和处理地理空间信息，在城市规划、 房地产开发、交通管理、旅游等领域起着重要的 作用。城市地面景观模型包括地形与地物模型， 可细分为地表、建筑物、道路、园林绿化等模型。
地面三维景观模型的建立
基于Skline的地面三维景观模型建立
4）地物建模- Skyline自带的三维模型库 其他的地物，也可以使用Skyline自带的三维模型库 中的模型。在TerraExplorer的安装目录下有一个 Data-Library，里面有Skyline自带的三维模型，比 如汽车模型和垃圾桶模型；在菜单栏TOOLS目录下， 里面的urban design可以创建城市道路，在创建道 路的同时可以选择道路两边的树木和路灯模型，通 过复制可以得到树木和路灯模型；也可在几何建模 基础上，通过对其赋予不同的纹理贴图来得到不同 的模型
体模型
体模型侧重于三维空间的体元分割，可 完成实体的内部属性描述和实体的真三维表 达，便于进行空间操作和空间分析，其缺点 数据为存储量过大，占用过多计算机存储空 间。
混合模型
混合数据模型综合了面模型和体模型的 优点，以及综合规则体元与非规则体元 的优点。但因模型更复杂，实现起来难 度更大，尤其在当前3D GIS的三维建 模理论和技术还不成熟的情况下。
面模型
• 基于面表示的模型是用3D空间实体 的表面来表示的，如地形表面、地 质层面、构筑物(建筑物)及地下工 程的轮廓与空间框架。所模拟的表 面可能是封闭的，也可能是非封闭 的。
面模型
• 不规则三角网TIN • 格网模型Grid • 边界表示B-Rep：通过面、环、边、点来定义形体的位置 和形状,详细记录了构成形体的所有几何元素的几何信息 及其相互连接关系，有利于以面、边、点为基础的各种几 何运算和操作 • 线框模型WireFrame：把目标空间轮廓上两两相邻的采样 点或特征点用直线连接起来，形成一系列多边形，然后把 这些多边形面拼接起来形成一个多边形网格来模拟三维物 体的表面 • 序列断面模型Serial Sections：通过平面图或剖面图来描 述矿床，记录地质信息
三维可视化的地理环境模型建设内容
一、概述三维可视化技术是一种将地理环境模型建设成立体的立体显示的技术，已广泛应用于城市规划、自然灾害预防、环境保护、军事仿真、旅游推广、教育教学等领域。
随着科技的不断进步，三维可视化技术在地理环境模型的建设中扮演着越来越重要的角色。
二、地理环境模型的数据获取1. 高精度的数字地球模型数据通过激光雷达扫描、卫星影像遥感等手段获取地理环境的高精度地理空间数据，将地球表面的地理要素（山脉、河流、湖泊、森林等）和地表建筑物（房屋、桥梁、道路等）的三维坐标、属性信息等数据进行采集和整理。
2. 实地勘测和测绘通过人工实地勘测和测绘，获取地理环境模型的具体地理信息，包括地形、地貌、地物及地理要素等。
3. 物理模型数字化利用数字化手段，将地理环境的物理模型进行数字化处理，获取地理环境模型的三维数据。
三、地理环境模型的三维建模1. 数据处理和融合将获取的各种地理空间数据进行处理和融合，构建起完整的地理环境数据底图。
2. 三维地理环境模型的构建利用专业的三维地理信息系统（GIS）软件对处理后的地理环境数据进行三维建模，包括地形的立体显示、地表建筑物的模拟建筑和道路等的三维建模。
3. 着色和纹理处理对地理环境模型进行着色和纹理处理，使得地理环境模型更加真实，并能够展现出地理环境的各种特征。
四、地理环境模型的可视化1. 虚拟现实技术的应用利用虚拟现实技术，将三维地理环境模型以虚拟的形式呈现出来，并进行交互操作，使用户能够身临其境地体验地理环境模型。
2. 真实感渲染技术的应用运用真实感渲染技术，对地理环境模型进行渲染处理，使得地理环境模型更加逼真真实。
3. 可视化分析功能的增强通过增强可视化分析功能，使得地理环境模型不仅可以进行可视化呈现，还可以进行地理信息的分析和决策支持。
五、地理环境模型的应用1. 城市规划和建设通过对城市地理环境的模拟和可视化呈现，对城市规划和建设提供有力的支持。
2. 自然资源开发和环境保护通过对自然资源和环境的模拟和可视化呈现，对自然资源开发和环境保护提供科学依据。
arcgis 三维可视化 步骤
arcgis 三维可视化步骤ArcGIS是一款功能强大的地理信息系统软件，它不仅可以进行二维地理信息数据的分析和可视化，还可以进行三维地理信息数据的可视化。
三维可视化是一种将地理信息数据以三维形式呈现的方法，可以更直观地理解和分析地理信息数据。
下面将介绍ArcGIS三维可视化的步骤。
一、数据准备在进行ArcGIS三维可视化之前，首先需要准备好相关的地理信息数据。
这些数据可以是矢量数据、栅格数据或者是DEM（数字高程模型）数据。
可以从各种渠道获取这些数据，如地理信息数据库、遥感影像等。
在准备数据时，需要注意数据的质量和准确性，以确保后续的可视化效果。
二、创建三维场景在ArcGIS中，需要创建一个三维场景来进行三维可视化。
打开ArcGIS软件后，选择“文件”->“新建”->“三维场景”，然后根据需要设置场景的名称、坐标系和范围等参数。
创建好三维场景后，可以在其中添加各类地理信息数据。
三、添加地理信息数据在三维场景中添加地理信息数据是进行三维可视化的关键步骤。
可以通过“添加数据”工具来添加需要可视化的地理信息数据，如矢量数据、栅格数据和DEM数据等。
添加数据时，需要注意数据的投影信息和坐标系，以确保数据能够正确显示在三维场景中。
四、设置符号和样式在进行三维可视化时，可以根据需要设置地理信息数据的符号和样式，以达到更好的可视化效果。
可以通过“图层属性”对话框来设置数据的符号和样式，如线条的颜色、填充的颜色、点的样式等。
通过调整符号和样式的设置，可以使地理信息数据在三维场景中更加直观和美观。
五、进行三维可视化分析在添加和设置好地理信息数据后，可以进行三维可视化分析。
ArcGIS提供了丰富的分析工具，可以进行地形分析、视域分析、路径分析等。
通过这些分析工具，可以进一步挖掘地理信息数据的内在规律和特点，从而更好地理解和分析地理信息数据。
六、导出和分享结果在完成三维可视化分析后，可以将结果导出并分享给其他人。
三维地形可视化技术在城市设计中的应用
三维地形可视化技术在城市设计中的应用一、引言城市设计作为一门综合性学科，致力于通过科学的规划和设计手段改善城市环境，提高居民的生活质量。
而随着科技的不断发展，三维地形可视化技术逐渐被引入城市设计领域，为城市规划者和设计师提供了更加直观、准确的数据和呈现方式。
本文将探讨三维地形可视化技术在城市设计中的应用，以及其对城市设计带来的重要影响。
二、三维地形可视化技术的基本原理与方法三维地形可视化技术是一种通过计算机图形学和地理信息系统相结合的方法，将地理数据转化为具有立体感的图像，以模拟真实地貌和地形信息。
其基本原理是通过建立数字地形模型，然后利用软件工具将地形数据转化为立体模型的形式，最终实现对地形的可视化展示。
三维地形可视化技术的方法主要包括：1. 高程数据处理：通过对地形数据进行处理和分析，获取各点的海拔高度，形成高程数据。
2. 三维建模：利用建模软件，根据高程数据生成虚拟的三维地形模型。
可以根据需要对地形进行平滑、加密，以及添加光照等效果。
3. 纹理贴图：为三维地形模型添加纹理贴图，使其更加真实、生动。
纹理贴图可以包括地表植被、建筑物、道路等各种元素，使得地形模型更加贴近真实情况。
4. 动画与交互：通过动画技术和交互式操作，实现对三维地形模型的动态漫游和交互浏览，为城市设计者提供更加直观的感受和操作方式。
三、三维地形可视化技术在城市设计中的应用1. 城市规划和用地分析利用三维地形可视化技术，城市规划者可以更加直观地了解城市的地貌、地势特点，从而做出更加准确、科学的用地规划。
通过模拟不同用地条件下的三维地形模型，可以有效评估城市规划方案的可行性和影响。
同时，三维地形可视化技术还可以辅助进行用地分析，帮助规划者评估不同区域的适宜性、可达性等指标。
2. 建筑设计和景观规划在建筑设计和景观规划中，三维地形可视化技术可以为设计者提供更加准确的地形信息和空间感受。
通过对地形进行三维模拟，可以更好地考虑建筑物与地形之间的关系，使建筑与环境相融合。
地形的三维可视化技术和应用
地形的三维可视化技术和应用地形是一片区域内的地面高度，它是河流、山脉、高原、平原等地表象征。
三维可视化技术便是将这些地表象征以三维地形的形式化呈现出来，可更全面展现地貌特征并方便获得有用信息。
在生产、科学和游戏等范畴都有着重要的应用。
一、地形三维可视化技术地形三维可视化技术常见的实现方式有两种：1. 基于GIS软件的地形渲染此方式主要用于生产功用方面，需应用专业软件（如Global Mapper、ArcGIS、QGIS等），将部门区域的地形数据以网格数据的形式导入，将模型和地形进行细节设置后，可进行可视化渲染。
2. 游戏引擎的地形和场景的构建与渲染这种方式是应用于游戏范畴的，需使用有后台的3D游戏引擎（如Unity、Unreal Engine等），开发者可依据需求，先导入地形的网格数据，然后在此基础上进行游戏设计并渲染。
二、地形三维可视化技术的应用1. 基于绘图软件的产品在生产自然资源、装备制造、数字绘画等方面，地形三维可视化技术不断地被应用。
在CAD3D、Geomagic、3Ds Max等软件中，为用户供给了高精细的细节设置，达到无须实体模型而可实现装备的开发。
2. 基于GIS的产品GIS的使用使得地图成为了生产、科学规划、普晟城市化等范畴中的基准。
三维性的地形指示较立体无形的地形多了许多生动性，能加强用户获取数据的效率，并提供更全面和细致的数据，可用于天气预报、城市规划等功用。
3. 电子游戏地形的三维可视化在电子游戏中被广泛运用，游戏运用者的洞察事物的习气和对世界的各个方面的渴望，迫使游戏构建者不断创造更完备的地形，以更真实、更有趣的方式把游戏象征给用户，提供更流通的游戏体验。
三、结论地形的三维可视化技术方便了人类进一步的了解自然地貌、生产规划、电子娱乐等方面，也应用在许多范畴之中。
随着技术的不断升级过程，不能不看好它带来更多优势和可塑性。
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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。