排土场生态恢复三维场景模拟方法研究

摘要

矿山土地复垦是人为的进行生态恢复和生态重建,自1988年国务院颁布的《土地复垦规定》实施后,露天采矿场、排土场等各类破坏土地的复垦工作受到了全社会的高度重视,也取得了较大的进展。这无疑要求人们对生态恢复的动态过程需有个清楚的了解。人们对矿区的生态修复做了大量的基础性研究,然而,长期以来,地理信息系统资料的分析解释成果局限于二维静态表达方法,因此人们很难直接、完整、准确地理解与感受成果所反映的矿区地表地形地貌,植被覆盖等情况,也限制了资源的充分利用。目前当务之急的关键问题是如何将已有的大量地理信息系统资料、信息和数据转化为人们对排土场生态恢复效果直观的,动态的认识。基于虚拟地理环境三维场景构建技术的兴起为研究人员提供了一个新的思路。
　　在查阅了大量的文献资料和广泛实地调研的基础上,首先建立了排土场三维场景模型,引入离散算法改进L-system对植物生长模型的模拟效果,讨论了通过离散算法对L-system进行优化后,如何动态演化出植物的变化并模拟出不同龄级的树木生长。最后结合建模软件Multigen Creator设计实现了基于虚拟地理环境排土场生态恢复三维场景模拟系统。重点开展了如下工作:
　　从三维地形的建模、真实感三维场景绘制、树木生长模型的建立三个方面对论文相关领域的研究现状进行了较为详细的总结和归纳,并指出了当前研究所存在的不足。结合实地调研数据,研究树木生长模型的可视化表达,分析单株木的生长模型。利用离散拟合方法对L-system进行优化,使模拟植物生长效果更加逼真,把模拟的形态特征参数映射为三维模型的几何参数,构建不同生长阶段的模型,并且根据此模型研究在单株环境下树木的生长模拟。在分析三维场景绘制技术、三维实体建模技术的基础上,利用建模软件Multigen Creator构建排土场三维场景。在相关理论算法研究的基础上,并采用MFC+ Vega Prime仿真软件,设计了基于虚拟地理环境的排土场生态恢复模拟系统。该系统把排土场生态恢复效果与虚拟地理环境相结合,为排土场生态恢复人机交互提供了一个真实的平台。

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中文摘要

英文摘要

1绪论

1.1 立题依据

1.2相关领域的研究现状

1.3 研究目标与研究内容

1.4技术路线

2 排土场三维场景建模

2.1 Multigen Creator建模技术

2.2排土场三维场景建模

2.4本章小结

3 植物三维建模方法研究

3.1 L-system简介

3.2 基于离散算法生成三维模型的原理

3.3离散算法的实现

3.4 离散算法在L-system中的应用

3.5应用实例

3.6本章小结

4 基于虚拟地理环境排土场生态恢复场景模拟系统的设计与实现

4.1基于虚拟地理环境排土场生态恢复场景模拟系统的设计

4.2排土场生态恢复场景模拟系统的实现

4.3本章小结

5 结论与展望

5.1主要研究结论

5.2研究展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文及其他成果