海量地形数据实时可视化算法

针对海量地形数据实时可视化问题,提出了一种瓦片金字塔模型和线性四叉树索引相结合的地形数据管理模式．利用视景体裁剪和基于分辨率测试的目标瓦片快速搜索算法实现了地形数据的实时装载,采用基于动态二叉树构网的方法实现了地形数据的实时绘制．实验表明,文中方法能够实现基于当前PC机的真实感海量地形数据实时显示与交互操作．     

海量地形数据的管理和交互策略优化

针对海量地形绘制中有限的计算机内存与海量地形数据之间的矛盾,对海量地形数据采用瓦片金字塔模型进行了建模,分析了瓦片最优值的选取,根据四叉树瓦片拓扑关系提出一种高效的四叉树瓦片检索方式,并给出了基于瓦片的数据压缩思路与方法。对海量地形数据与三维显示的交互策略从数据预装载、双缓存机制、多线程技术、内存优化等方面进行了分析和优化,并结合经典的Geometry Clipmaps算法进行了地形绘制,实验结果具有较好的渲染效果和较高的实时性,证明了优化策略的可行性和有效性。     

自适应多特征融合的真实感地形快速绘制

针对真实地形可视化中数字高程模型(DEM)数据结构复杂且绘制速度不佳的问题,提出一种基于自适应多特征融合的真实感地形快速绘制方法.引入地形高程熵,对真实的DEM高程数据进行特征提取以生成地形总体框架;利用随机中点位移分形算法并根据地形特征优化分形参数来增加地形高频细节;计算视点与地形之间的距离阈值,并对应于层次细节(LOD)等级,以实现地形自适应的调度,再根据不确定性判定因子对地形特征进行更新.最后对本文算法进行并行处理,充分利用图形处理单元(GPU)技术对地形进行加速绘制.实验结果表明,该方法生成的地形具有较高逼真度和较好实时性.     

TB级地形数据实时漫游核心算法研究

TB级数据时代已经到来,如何有效地在普通PC机上实现TB级地形数据漫游,已逐渐成为GIS（地理信息与系统）学术界的研究热点。海量数据组织管理是3维地形数据漫游的核心机制,传统四叉树、八叉树等数据结构,一定程度上解决绘制瓶颈问题,但是结构复杂,很难适应TB级地形场景实时、稳定的漫游需求。通过实施多级缓冲机制、采用动态LOD（levels of detail）与显存调度技术,以及引入多核CPU并行计算策略,最终构建出一套与数据大小无关的实时地形绘制算法。通过对1 GB、10 GB、200 GB、500 GB级等海量数据进行实验,平均绘制速率可达到30帧/s以上,比一般算法高出23倍,从而验证本文算法的实用性。     

基于GPGPU的海量山地地形数据的实时绘制算法

针对山地地形海量数据的特点,基于GPU的Geometrical Clipmap算法,应用简化的工作流程,结合GPGPU技术,采用了一种更为合理的高程数据组织交换模式,通过引入高程误差数据巧妙地解决不同分辨率之间的裂缝问题,并对高分辨率的遥感影像作为地形纹理的实现方法加以补充,进而实现可应用于虚拟现实系统的海量地形数据的实时可视化.     

基于小波变换的地形绘制关键技术研究*

摘要：针对DEM数据的特点,研究适合地形绘制的小波基函数的选择;针对地形绘制中不同分辨率地形平滑过渡的视觉要求,研究基于视点距离和地形复杂度的小波系数阈值筛选和小波渐近重构方法。分析了由于分块小波变换而带来的几种边界问题,并提出了相应的解决方法。最后提出了基于硬件加速的小波变换算法,以提高实时绘制的效率。     

基于CUDA海量空间数据实时体绘制研究

针对海量空间科学数据的精细及实时三维绘制需求,提出并实现了一种基于CUDA语言的并行化光线投射体绘制加速算法,利用传统体绘制算法中光线投射法的可并行特点和GPU中高速的纹理查询的优点,通过一个实际坐标到纹理坐标的转换函数实现了对不规则采样数据的准确采样,并完成了绘制算法的CUDA并行化改造,通过CUDA语言利用GPU强大的并行计算能力实现了对海量空间数据的实时三维光线投射绘制.     

三维地形场景的真实感绘制

三维地形场景的真实感绘制追求的两个目标是绘制的逼真度和绘制的实时性,需要在不明显降低图像质量的条件下保持较高的交互帧速率。为了满足实时性的需求,采用连续LOD算法和其它技术来加速地形绘制：为了满足逼真度的需求,采用SAR图像进行纹理映射,采用光照映射实现场景照明和明暗处理。     

基于数据库的大地形可视化关键技术研究

地形可视化在GIS、虚拟现实等方面有着广泛应用。论文基于Oracle数据库技术,将DEM数据分块、与视点相关的LOD等技术相结合,采用四叉树遍历高程数据,并给出一种误差控制方法,在PC上实现了对海量地形数据的实时漫游。     

基于空间数据插值算法的空间散乱数据体绘制实现

体绘制技术是一种能够真实地反映空间数据场内部信息的可视化技术。在体绘制研究领域中,非规则的空间散乱数据体绘制目前仍然是一个研究热点。文中采用空间数据插值算法对散乱的原始数据进行网格化插值,然后使用光投影体绘制算法对规则网格数据进行体绘制。最后,通过新方法实现了某油藏区地下流体压力和孔隙度分布结构的体绘制。     

基于聚类和动态LOD的三维地形建模方法

为提高基于DEM高程数据的三维大地形绘制效率,提出基于K-means聚类和动态LOD的三维地形建模方法。对高程数据集使用K-means聚类分析方法,发现地形数据的自相似性,建立数据采样点与地貌特征分类的自动关联;依据采样点的地貌属性值完成粗化处理,构建不规则三角网模型;采用局部优化算法进行有限域内的三角形分裂以实现三角网的动态更新,结合克里金插值法实现插入点的精确计算,形成LOD层次细节多分辨率模型。实验结果表明,该方法对不同类型地形都获得了较高的数据简化率,提高了三维模型的绘制效率,具有较好的地形特征保持性。     

大规模地形的LOD生成算法研究

为了实时地绘制大规模地形数据,提出了一种改进的实时连续LOD生成算法.该算法采用分块分层的思想,首先将大规模高程数据进行分块,然后对块中数据按照分辨率的大小分层存储.根据视点位置和网格空间对象误差的关系建立基于四叉树的LOD模型,从而提高了大规模地形的绘制效率.使用该方法描述了太湖流域的地形,取得了良好的绘制效果.     

大规模地形真三维可视化系统设计与实现*

对已有算法进行了综合及改进,对地形绘制中的四叉树剖分控制、DEM分块、纹理自动分块、地形数据的数据库存储、视见体剪裁、误差控制、裂缝拼接等方面进行了深入研究,提出了改进方法,并结合OpenGL立体显示技术,基于微机平台实现了一个简洁、快速的大规模真三维立体地形实时绘制原型系统,达到了很好的效果.实验结果表明,该算法实现简单、内存开销较少、CPU耗费小,具有较低的时间、空间开销,适于大规模地形的真三维实时可视化.     

海量图数据可视化研究

图的可视化技术可以帮助人们更好地展现和探索数据的内部关系,然而随着数据规模的不断变大,传统的图的可视化技术已不适合海量数据的可视化要求。概括了传统的图的可视化技术,分类阐述了当前主流的海量图可视化布局算法的基本原理和特征,分析比较了相关的软件工具,并对海量图数据可视化技术的研究方向进行了展望。     

地形分块绘制中的边界裂缝处理算法

提出了一种避免地形块间裂缝的算法,将公共边界上的顶点状态设为一致,对于那些由不活跃变为活跃的边界点,利用顶点引入次序的有向无环图将其祖先顶点也设为活跃.该算法考虑了边界处理时对邻边的影响,处理结果不影响网格的规则特性.实验结果表明：该算法有效地解决了地形块间的裂缝问题,适用于分块地形的绘制.     

A framework for fusion methods and rendering techniques of multimodal volume data

Many different direct volume rendering methods have been developed to visualize 3D scalar fields on uniform rectilinear grids. However, little work has been done on rendering simultaneously various properties of the same 3D region measured with different registration devices or at different instants of time. The demand for this type of visualization is rapidly increasing in scientific applications such as medicine in which the visual integration of multiple modalities allows a better comprehension of the anatomy and a perception of its relationships with activity. This paper presents different strategies of direct multimodal volume rendering (DMVR). It is restricted to voxel models with a known 3D rigid alignment transformation. The paper evaluates at which steps of the rendering pipeline the data fusion must be realized in order to accomplish the desired visual integration and to provide fast re‐renders when some fusion parameters are modified. In addition, it analyses how existing monomodal visualization algorithms can be extended to multiple datasets and it compares their efficiency and their computational cost. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

国网河北省面向调控运行的全电网大数据平台的构建及可视化展示

为实现省、地、县全电网数据的可观可视,在河北南网全电网模型实时数据中心建设基础上,通过现有省地县一体化调度管理系统（OMS系统）接入公司营销数据平台用电信息数据,构建了35kV至500kV厂站的全电网运行模型数据平台。一是开展电网设备和信息命名的标准化工作、建设涵盖省地县的全电网实时数据、推进运行数据与管理信息的关联重构、进行省地县三级数据质量的集中整治;二是进行数据处理架构的全局抽象设计、部署开源数据分析处理工具;三是推进多维度数据分析应用,促进电网管理优化提升。该数据平台的搭建,进一步提高无功电压管理水平,实现调控系统对全网停电事件的权威发布,实现全网设备负载情况全面分析,促进频发监控信息集中治理等,为电网运行数据的深入挖掘和应用打下了坚实物质基础。     

分布式三维实时漫游系统数据存储和调度方法研究

本文针对工作站多通道输出的分布式三维实时漫游系统,设计并实现了DEM和纹理数据的存储和调度方法,详细介绍了数据的分块存储,视点相关的可见区裁剪和细节层次的选择,并且介绍了预可见区数据的预调度和多通道输出可见区的分割。该方法能保证场景显示的平滑和连续性,能达到比较满意的帧率。     

An efficient data processing framework for mining the massive trajectory of moving objects

Recently, there has been increasing development of positioning technology, which enables us to collect large scale trajectory data for moving objects. Efficient processing and analysis of massive trajectory data has thus become an emerging and challenging task for both researchers and practitioners. Therefore, in this paper, we propose an efficient data processing framework for mining massive trajectory data. This framework includes three modules: (1) a data distribution module, (2) a data transformation module, and (3) a high performance I/O module. Specifically, we first design a two-step consistent hashing algorithm, which takes into account load balancing, data locality, and scalability, for a data distribution module. In the data transformation module, we present a parallel strategy of a linear referencing algorithm with reduced subtask coupling, easy-implemented parallelization, and low communication cost. Moreover, we propose a compression-aware I/O module to improve the processing efficiency. Finally, we conduct a comprehensive performance evaluation on a synthetic dataset (1.114 TB) and a real world taxi GPS dataset (578 GB). The experimental results demonstrate the advantages of our proposed framework.     

Texture-based volume rendering of adaptive mesh refinement data

Many phenomena in nature and engineering happen simultaneously on rather diverse spatial and temporal scales. In other words, they exhibit a multi-scale character. A special numerical multilevel technique associated with a particular hierarchical data structure is adaptive mesh refinement (AMR). This scheme achieves locally very high spatial and temporal resolutions. Due to its popularity, many scientists are in need of interactive visualization tools for AMR data. In this article, we present a 3D texture-based volume-rendering algorithm for AMR data that directly utilizes the hierarchical structure. Thereby fast rendering performance is achieved even for high-resolution data sets. To avoid multiple rendering of regions that are covered by grids of different levels of resolution, we propose a space partitioning scheme to decompose the volume into axis-aligned regions of equal-sized cells. Furthermore the problems of interpolation artifacts, opacity corrections, and texture memory limitations are addressed. Published online: November 6, 2002 Correspondence to: R. K?hler