基于GPU的动态地形实时绘制技术的研究与实现

为了有效解决高逼真动态地形的实时绘制问题,提出了一种基于现代可编程GPU顶点纹理获取(vertex texture fetch,VTF)特性的动态地形实时绘制技术.在研究相关动态地形绘制算法及现代GPU着色器模型的基础上,对基于可编程GPU实现动态地形的技术支持和性能优势进行了分析.最后,以人在松软的地面行走为实例,设计并实现了一个基于GPU顶点纹理获取的动态地形绘制系统.实验结果表明了该技术方案的可行性和有效性.     

地形辅助导航技术的研究

介绍了地形辅助导航系统的工作原理、系统组成和技术应用,着重介绍了地形辅助导航系统中位置估计、数字地图、实测高程数据采集、存储技术、组合导航、数字相关器等几项关键技术,并通过数据统计和分析对地形辅助导航系统进行了论证。     

基于改进流体扰动算法与灰狼优化的无人机三维航路规划

针对复杂地形环境下的无人机三维航路规划问题, 提出一种基于改进的扰动流体动态系统与灰狼优化理论的混合航路规划算法. 构建改进的扰动流体动态系统数学模型, 通过修正初始汇流得到扰动流场, 流场流线即可看作规划航路, 能有效避免驻点、局部陷阱等问题. 通过模拟灰狼群体的等级制度和捕食策略, 并引入个体记忆功能和优胜劣汰选择规则, 对障碍物反应系数进行寻优. 仿真结果表明, 规划出的三维航路平滑、可飞, 具有良好的避障特性.

     

安徽省土地利用地形梯度格局变化分析

针对研究土地利用变化方面基于非空间属性数据库的数据研究方法在空间位置和形象思维方面的不足,综合分析高程、坡度等多重因素研究不足的问题,提出了一种基于地形梯度的土地利用格局变化分析方法。以安徽省2000年、2005年和2010年Landsat TM影像为主要数据源,利用遥感和地理信息系统方法,探讨了安徽省2000~2010年,不同地形条件下自然因素以及人文因素对土地利用格局时空演变过程中的影响;基于数字高程模型,结合地学信息图谱理论,通过等间距(Equal Interval)分类方法,计算土地利用图谱类型的地形梯度分布。研究结果表明:安徽省土地利用结构以林地、耕地和建设用地为主,2000~2010年,未利用地和耕地面积呈不断减少趋势,建设用地面积由2000年的26 270.67km2增加到2010年的38 996.49km2,呈现不断增加的趋势,且增加幅度较大,破碎度也随之加重。前期变化型的优势分布区是地形位等级1~2级,后期变化型的分布指数总体呈增加趋势,持续变化型的分布指数变化呈现波动起伏的曲线,稳定型分布指数在1~6级呈现减小趋势,在6~10级呈现增加趋势。     

基于LOD的海量地形数据并行渲染技术

随着地球空间信息技术的发展,建立具有海量空间数据的大规模虚拟地形场景越来越重要. 然而,面对海量的地形数据,如何简化地形,提升绘制与渲染效率,是地形渲染的关键. 本文对LOD地形渲染技术、大规模数据集的分析与处理、并行计算等相关技术进行了研究,提出了基于LOD的海量地形数据并行渲染技术. 该技术首先使用LOD四叉树简化地形,其次结合多核CPU并行计算的方法提升效率,最后结合大规模数据调度策略,实现了海量地形数据的并行渲染,并分析对比了非并行和并行情况下的实验结果. 本文所取得的理论与技术方面的成果可为大规模场景渲染提供新的技术思路.     

山脉图像轮廓线引导的三维虚拟地形合成EI北大核心CSCD

三维地形在构建各种虚拟室外场景中具有重要的作用,而现有地形合成算法存在合成结果不可预期、合成过程人工参与较多等不足.为此,提出一种直观便捷且自动化的真实感三维地形合成算法.首先从用户给定的一幅二维图像中提取真实地形山脉轮廓线;然后借助卷积神经网络模型预测每一条轮廓线的深度,并根据深度和二维图像成像逆过程将轮廓线映射到三维空间;最后以三维空间中的轮廓线为地形的全局特征草图,以具有局部细节特征的地形块为基本元素,通过块拼接、融合、高程匹配等操作合成三维地形.实验结果表明,该算法能够在真实地形山脉轮廓线的约束下自动化地合成结果可预期的真实感三维地形.     

基于位图生成三维地形的设计与实现

地形模型的建立是地理信息系统GIS中三维地形仿真研究的重要部分。地形位图建立地形模型的方法是生成地形模型的其中之一,易于实现,位图的灰度值转换成可用高程值,实现三维地形的生成。阐述了该算法的程序流程,使用Visual Studio2008和OpenGL编程实现该算法,具有效率高、运行速度快的特点,特别适合虚拟场景和虚拟三维地形的生成。     

一种新的累加自动地形生成方法*

提出了一种新的基于分形的累加自动地形生成方法,首先引入断裂形成算法作为地形高度生成器的初始模型,通过控制幅度和迭代次数,生成形态各异的地形轮廓,然后从分形理论fBM数学模型出发,使用中点位移法对初始模型进行迭代处理,生成丰富的地形细节。该方法的主要优点是自动性和可控性的结合,一方面通过设置断裂形成算法的参数可以自动生成特征模板,另一方面通过控制分形参数,生成任意层次的地形细节。实验表明,使用该方法可以生成真实感较强的地形,该方法是可行且有效的。     

地形实时绘制中的视区裁剪算法

提出一种地形实时绘制中的视区裁剪算法。算法定义节点的动态包围盒为从视点到节点的包围圆锥 ,采用基于视角的计算方法判断各节点与视区的相互位置关系。在处理与视区相交节点时 ,通过区域中特定点的位置及其误差投影信息 ,减少与视区相交节点的分解合并操作及误差投影计算。实验证明 ,算法可以准确判断地形模型中节点与视区的相互位置关系 ,有效避免了大量无意义的操作和计算 ,提高了地形实时绘制的速度。