大规模地形数据调度与绘制技术研究与实现

摘要

随着计算机图像处理和航拍技术的不断发展，可获得的地表起伏度数据和纹理影像数据的分辨率越来越高，为实现“数字地球”的全球战略目标奠定了坚实的基础。数据分辨率的提升会导致数据规模变得非常巨大，尽管计算机硬件性能也在提升，但是在处理规模巨大的地形数据并完成场景可视化方面仍然存在很多问题和不足。尽管国内外众多学者已经做了大量的研究工作并产生了许多优秀的技术，但是目前还没有形成公认完美的解决方案，因此该领域仍然拥有巨大的商业价值和研究价值。
　　首先，本论文对该领域已有研究成果作了一个简单的综述，分析了大规模地形场景可视化领域的技术特点及其应用价值。从大规模数据处理和场景可视化的角度引出了使用Out-of-core技术和LOD技术的原因，并对这两个技术的特点和发展历程进行了简单的介绍。第二章则对Out-of-core技术和LOD技术的各种实现策略进行了分析和总结，按照数据在外存上处理直到进入内存完成绘制的顺序，完整的介绍了大规模地形场景可视化的流程及涉及的技术要点，为本论文的改进策略和实现手段提供了理论基础。
　　其次，本文在第三章提出了自己的研究方案和实现策略。在大规模地形场景可视化过程中，Out-of-core技术的重点在于数据预处理策略和数据调度策略。本文借鉴已有的研究成果，使用了常见的金字塔数据组织模型和九宫格的数据预取策略，并提出了基于多线程的地形块剪裁的简化方案和内存数据管理策略。同时，在LOD场景建模方面，使用了受限四叉树模型并提出了一套完整的误差评判标准及裂缝消除手段。此外，在课题研究过程中还对基于视相关的大规模地形场景进行了仿真与验证，并在第四章详细介绍了仿真系统的实现细节。
　　最后，本文对大规模地形场景可视化领域进行了总结，并对计算机图形渲染技术的发展趋势和未来的热门研究方向进行了展望。

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第一章绪论

1.1引言

1.2课题背景

1.3国内外研究现状

1.4主要工作与创新

1.5论文的章节安排

第二章大规模地形场景可视化背景介绍

2.1大规模地形数据组织技术简介

2.2大规模地形数据调度技术简介

2.3基于LOD的地形场景绘制技术

2.4本章小结

第三章基于视相关的地形数据调度与绘制技术

3.1大规模地形数据预处理

3.2视相关地形数据调度

3.3视相关地形数据可视化

3.4本章小结

第四章大规模地形场景仿真与验证

4.1系统设计思路

4.2系统功能模块设计与实现

4.3实验方案及结果分析

4.4本章小结

第五章总结与展望

5.1课题研究总结

5.2课题前景展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的成果