分块地形坐标大气环流模式框架的计算稳定性及数值试验

用数值试验方法讨论了分块地形η坐标大气环流模式动力框架的计算稳定性;采用实际初始场,该框架能够长期稳定地积分。在积分前100d内总有效能量变化很小,总质量守恒、各物理量场的数值和波形都得到很好保持,这表明该框架稳定性好。在分析了该框架的积分结果后可知其合乎物理事实,与IAP2.0的动力框架相比,能更好地反映出大地形的环流形势,这说明有大地形时采用分块地形η坐标要较σ坐标好。另外,还对青藏高原等大地形的纯机械强迫作了数值试验,得到了地形强迫平均槽脊的分布特征,给出了地形纯机械强迫造成的准定常行星波的图像。这些工作表明采用分块地形η坐标处理大地形是合理可行的。

基于分块地形的混合数据结构三维公路建模

为了权衡三维公路建模中数据高精度性以及渲染高效性的矛盾,在地形分块基础上提出了一种在场景中规则网格与不规则三角网并存的混合数据结构三维公路建模方法。此方法结合规则网格与不规则三角网两种地形表示方式的优缺点,若地形子块有公路覆盖,则利用Delaunay三角网方法精细绘制,否则基于规则网格LOD(细节层次)绘制,以此来提高渲染效率。针对此混合结构产生的块间裂缝问题,提出了对低细节层次节点增点的修补方案,以及针对此方法的特点提出了基于有向线段与增量步长的地形镂空算法,实现了地形与公路的无缝融合。实验结果表明,该方案可有效适用于三维公路设计。

基于分块地形的道路约束IMM目标跟踪方法

地面动目标指示(GMTI)雷达可对地表战场区域进行广域监视和海量目标连续跟踪,能够提供可靠的战场情报信息,然而实际应用时真实雷达多目标跟踪系统的随机噪声、地杂波分布等对地面动目标跟踪结果产生较大影响.针对GMTI动目标跟踪应用环境特点,采用与道路约束相结合的方法进行地面慢速目标跟踪,将道路网按地形分块索引,加速道路匹配过程,应用交互式多模型(IMM)适应地面目标发生机动情况.实验结果表明,该方法可以明显提高雷达系统跟踪性能,达到实用要求.

分块地形坐标大气环流模式动力框架及其积分结果分析

给出了分块地形坐标大气环流模式的动力框架及其积分结果,采用该坐标可解决陡峭地形的问题.该框架的微分和差分方程组具有总质量守恒、平流项二次守恒、科氏力作功为零、总有效能量守恒等特点,其时间积分方案则采用改进的非线性迭代.对该框架的9层和21层版本的积分结果作了能量检测,同相应的IAP AGCMⅡ和AGCM-Ⅲ的动力框架相比,其动能和总有效位能的变化均与之相近证实了该框架具有较好的稳定性,可长期积分.该框架较原IAP AGCM动力框架更能反映复杂大地形对大气环流的影响,表明分块地形坐标要较原坐标为优.最后用21层版本研究了地形对准定常行星波的影响,结果也证实了该框架的正确合理性.

基于运动估算的多分辨率地形分块调度方法

针对常用的基于视点位置进行地形分块调度方法存在可视窗口固定、调度范围和时机不能根据视点运动特点进行调整而导致内存利用率低的问题,提出一种基于运动估算的地形分块调度方法.以数据密度为标准进行多分辨率地形划分,结合四叉树和二维矩阵对地形分块建立空间索引,重点研究以视点位置、视线方向、视点运动向量和地形分块数据量为参数的调度方法;通过计算预加载区域和卸载区域的地形分块,实时更新其调度范围和调度时机.实验结果表明,与基于视点位置的方法相比,该方法平均能提高3～4倍左右的内存有效数据比例和绘制帧速.

基于二叉树结构的规则格网地形分块实时漫游的研究

本文介绍了以多分辨地形模型、二元三角树、钻石三角形、强制分割为基础的限制二又树ROAM算法。并以此为基础，在地形分快的接边中，运用二元三角树分割的内在联系，有效地消除了块与块间的拼接缝。实验结果表明，该方法能较好地实现地形分块后的三维地形实时漫游。

基于Creator的分块技术研究与实现

三维地形建模涉及到庞大的地形数据和纹理数据,如何将其快速调用显示一直是虚拟漫游系统的关键问题。文章研究了三维地形建模的分块地形和分块纹理技术,在Multigen Creator中采用分块地形和纹理技术建立三维地形,给出分块纹理映射到分块地形上的方法,最后测试了三维地形在Vega中的载入速度和显示帧速率。测试结果表明,通过分块技术的应用,三维地形模型数据读取速度快,仿真效果真实流畅,有效提高了三维地形的载入速度和实时显示帧速率。

一种大规模地形的快速漫游算法

地形漫游在仿真、模拟、虚拟现实等领域中有着广泛应用 .大规模地形的实时漫游算法一般采用视见体裁剪和与视点相关的连续细节层次等技术来减少实际绘制的地形数据量 .通过地形分块和视见体投影三角形扫描算法实现快速裁剪 ,通过调整顶点的高度值消除裂缝 ,通过基于三角形的四叉分割实现连续细节层次地形简化 ,简化了算法实现 ,提高了算法效率 .在没有利用帧连贯性的情况下 ,算法可以在 PC机上实现较大规模地形的快速交互式漫游 .

飞行视景仿真中三维大地形的生成

如何既逼真的实现三维大地形的可视化,又消耗尽量少的系统硬件资源,是飞行视景仿真必须克服的问题。从飞行仿真中三维地形显示的特点出发,以我国东南部某地区的DEM(数字高程模型)数据块及其航拍照片作为原始数据,采用先生成测试地形,再实现全部大地形的方法,通过设置3个级别的LOD和采用地形转换、网格简化及地形分块技术,采用三维建模软件Creator生成了一块400×400km2的大地形,满足了飞行仿真的需求。

地形漫游中数据块调度算法研究

在LOD(level-of-detail)算法基础上,提出处理视点相关的交互式大规模地形数据的方法。包括:分块策略对规则网格进行区域分割;通过输入的数据点构建自顶向下的四叉树结构,划分成不同的块层次;在实时漫游过程中,根据视点z轴坐标值的变化导致块层次的改变,重新调入相应数据块构造地形网格,以及当视点x,y轴坐标改变时进行块调度。实验证明了该算法的有效性。

一种视点相关的多分辨率地形实时绘制方法

本文提出了一种基于视点的地形分块策略,并以四叉树结构来组织地形分块,提出了一种利用受限四叉树对地形网格实时剖分的改进算法,实现了与视点相关的连续多分辨率地形网格的简化和实时绘制。

虚拟战场环境中地形编码技术的研究与实现

详细讨论了虚拟战场环境仿真系统中地形编码的原理及技术实现。提出了一种简单的判断点在三角形内的方法,采用不规则三角形作为地形编码的基本结构单元,并结合地形分块思想,实现了对地形编码的实时仿真。本文的思想和方法对同类系统的开发具有借鉴意义。

网格环境下地形绘制的任务调度算法研究

随着用户不断增多,导致服务器不能满足多用户实时绘制地形的需求。利用地形实时绘制技术,提出了一种在网格环境下的基于地形分块的T-MIN-MIN任务调度算法。该算法根据地形块相互独立和绘制时块中三角形数目按比例分布的特点进行调度,提高了地形块调度的效率。提出的地形块的代价估算计算方法使得地形块能够按照接近实际值参与调度。实验结果表明,网格环境中地形分块的任务调度方法具有较高的效率。

基于LOD的大规模地形实时绘制方法

提出基于四叉树的LOD实时绘制方法,对LOD模型中的节点评价因子进行了改进,提高了图像的真实感,采取"几何形变"消除"跳跃"现象;提出一种新的动态场景调度和快速扫描裁剪的方法,实现了大规模地形漫游的实时性和画面流畅性;引入"Ver-tical Skirt"技术用于块间裂缝现象的消除,实现了地形块LOD绘制的独立操作;最后在VC++6.0平台上利用OpenGL实现了基于本文算法的地形可视化系统,验证了本文提出的方法可行性。

高速公路地形三维仿真关键技术研究

高速公路一般具有线性、狭长的特性,如何快速有效地生成、绘制大规模地形成为高速公路视景仿真的关键。为解决该问题,从宏观上提出了一种按道路线形进行地形划分的方案,将大规模地形转换为小块地形进行处理。为了解决多地形块之间的拼接问题,提出了一种多地形块之间的边缘融合算法,同时对多地形块采用动态调度策略来实现交互式实时漫游。实验结果表明,该算法能够有效地实现高速公路大规模地形的快速生成和渲染。

基于ROAM的大规模地形渲染研究

针对大规模地形渲染数据量过大的问题,采用ROAM算法进行多分辨率渲染,通过分块地形数据加载,可视区域定位,地形粗糙度和视点位置,对地形进行有选择的细化,提高地形的构建效率。在实时漫游中,通过强制分割和强制合并实时的调整三角网格,从而提高大规模地形帧率。

利用ROAM技术实现长江河道地形数据实时漫游

三维地形模拟及飞行浏览模块是长江水文泥沙信息系统的主要组成部分之一,但是已有的河道信息数据量超过了目前普通硬件的计算和分析能力,为了解决这一矛盾,在中国地质大学信息所开发的GeoView3D平台的基础上采用ROAM算法结合DirectX 9.0进行了有效的尝试。同时,通过使用新的地形分块思想,利用平面坐标计算进行视见体裁剪以及对需要绘制的顶点数据集进行优化的方法,使得原始ROAM算法的地形多分辨率模型生成效率有了几十帧的提升。实验结果表明该系统基本满足实时地形渲染的需求。

一种基于DX9的大规模地形渲染算法的研究

大规模地形渲染在飞行模拟、基于地形的计算机游戏、地理信息系统(GIS)、虚拟旅游等很多领域有着重要应用。大规模地形的实时渲染算法一般采用视见体裁剪和视点相关的连续细节层次等技术来减少实际需要绘制的地形数据。该文使用微软DirectX 9 API,通过地形分块和正负顶点距离算法实现快速裁剪,并提出一种通过插入顶点序列来实现裂缝消除的算法,然后通过使用四叉树实现连续细节层次地形简化。实验结果表明,该算法能在当前主流微机上达到较高帧速率和较好的绘制效果。

一η坐标暴雨模式的改进及效果检验

引入曾庆存等[1]的分块地形思想,在一个η坐标暴雨模式的基础上,对气压梯度力的计算进行了改进,推导了新的计算方案并改写了相应程序。效果检验表明,该改进可部分地提高陡峭地形处暴雨雨强的预报。

协同森林灭火演练系统的实现及其关键技术研究

针对森林灭火演练的需求和根据分布式协同技术及现代计算机硬件技术的发展 ,以遥感影像为主要数据源、结合地理信息系统并以漳浦林区为实验区、Vega为内核在VC6.0平台上自行设计了一个“虚实结合”的消防汽车、飞机协同灭火虚拟地理环境的原型系统。该系统包括实景三维重建 (大地形三维可视化、树木建模、特殊效果生成 )、自然规律模拟、协同防火、二维导航地图四个模块 ,简单实现了火灾的蔓延效果及局域网间协同灭火整个过程 ,并对遥感快速建模及林火蔓延数学模型。