地形分辨率对视线计算影响的仿真分析

视线(Line of Sight,LOS)计算在GIS、旅游,电信等很多领域里有着广泛的应用。在描述LOS计算方法的基础上提出了表征分辨率对LOS计算影响的因子los-eff,模拟了五种典型地貌特征的地形在降低分辨率时los-eff的变化情况。实验表明降低分辨率可以使LOS计算时间近似指数下降,而在计算准确性方面,地貌特征简单的平原地形在降低分辨率后误差大于地貌特征复杂的山地地形,并且误差会随观察点高度增加而快速增加。因此可以根据不同的计算精度需要选择不同分辨率的DEM数据来进行视线计算,从而达到平衡计算时间和准确度的目的。

基于BP神经网络的高分辨率海底地形跨层生成模型

为了满足海底地形的高分辨率需求及解决测量数据的有限性问题,基于多层前馈神经网络(back propagation,BP)和跨层网格生成策略,建立了兼顾海底区域地形整体特征和局部地形信息的海底地形跨层生成模型,实现对海底地形数据生成填充。以南海海底地形为例,通过误差对比、假设检验以及海底地形云图的图像清晰度对本文模型生成数据进行有效性验证。结果显示所建立的模型在保证与原始数据之间误差小和数据特征相同的前提下完成了对地形云图的图像清晰度的提升,并且结果优于传统克里金插值方法。本文分析结果可为地形数据相关研究提供参考。

高分辨率地形资料应用对CMA-MESO模式地面气象要素的影响

真实地形包含各自不同尺度的地形特征,对各种时空大气运动有深刻影响。不同尺度的地形效应很难在数值模式的离散格点中准确刻画,是发展数值模式的难点问题之一。随着模式向亚千米级高分辨率发展,高分辨模式要求刻画出更高准确度的地形数据。本研究在CMA-MESO中引入ASTER-1s高精度地形数据和改进地形滤波函数,在滤去波长接近模式网格的小尺度地形的同时保留更多地形细节,以提高模式对地形的刻画准确度。通过冬、夏各1个月批量模拟试验结果与2万多个地面观测站点观测数据的对比,发现单独采用ASTER-1s地形而不改变CMA-MESO的地形滤波函数,模式对2 m气温和10 m风速的整体预报准确度提升较小,采用ASTER-1s地形并改进地形滤波函数明显提高了模式对2 m气温和10 m风速的预报准确度,对气温和风速的月平均均方根误差分别减少了6.4%和4.9%。夏季1个月批量试验显示,改进的新地形方案对降水预报提升较弱,未造成非真实的细碎降水分布或异常值。此外,动能谱分析新引入的地形和滤波函数未造成高频能量积累。研究结果表明新地形方案能够明显改进低层气温和风速的预报准确度,并且在数值上稳定可靠。

基于高分辨率地形数据的模式地形构造与数值试验

针对2008年7月20-22日四川盆地区域性暴雨过程,通过引入高分辨率的地形数据构造不同的模式地形,进行了WRF模式综合地形处理方法(TESTC)、不同多项式截断阶数的切比雪夫滤波方案(TEST5)和5点权重平均处理方案(TEST7)的地形试验。结果表明:(1)引入不同分辨率的地形数据,且采用不同的地形滤波方法,对模式预报效果是不一样的。相对而言,基于高分辨率地形数据,采用90截断阶数的TEST5试验略显优势。(2)三种地形处理方案不同程度地反映了主要降雨带的位置和强度,TEST5试验模拟的四川盆地东部降水强度较实况偏强,但降水演变和降水落区更接近实况,TEST7试验总体模拟效果介于TESTC和TEST5之间。(3)不同地形处理方案带来四川盆地及周边地形高度和坡度的变化,通过影响与中尺度系统相伴的物理量,进而影响降水落区、强度与降水进程。(4)由于地形处理差异,在四川盆地东部地形坡度较大区,地形扰动增强风场脉动,TEST5试验带来更大的东西风切变,而水平风场的辐合使低涡系统加强,辐合上升运动加强,将更多的低层水汽带到高空。TEST5试验模拟的低涡更强、位置偏东,导致低涡影响下的降水强度更强,落区偏东。

基于自适应四叉树视相关的多分辨率地形简化

提出了一种基于自适应四叉树结构视相关的动态多分辨率地形简化算法。主要讨论了地形简化中多分辨率地形网格生成、节点评价函数、多分辨率LOD转化时的图像跳跃以及多分辨率地形纹理映射等关键技术问题,有效地解决了多分辨率地形网格拼接中的裂缝问题和层次细节转化中的图像跳跃现象。

基于M进制小波的视点相关多分辨率地形模型的简化

在地形可视化领域,DEM和正射影像是主要的数据来源,它们都可看作是表示地形信息的二维信号。多进制小波是直接对标准二进制小波的综合,广泛应用于信号处理和影像压缩处理等领域。本文首先论述了多进制小波分析的原理,提出了在不同的视线高度下,利用不同进制的小波对DEM和影像实时压缩,构建与视点相关的动态多分辨率地形模型。结果表明,该算法具有压缩比高,压缩速度快,保真性好等优点,并且解决了不同尺度地形子块间的“裂缝”问题,满足了大规模DEM和影像实时无缝漫游的要求。

多分辨率地形模型动态构建与实时显示研究

论述了一种基于大规模格网数据或离散高程点动态构建多分辨率地形模型的算法。基于三维透视投影理论,实时计算视野区域,在该区域内,通过地形的自身复杂程度、视点位置及视线与局部地形的方向关系确定三角形的六叉分割,构建地形层次三角网(HTIN),并利用包含三叉树子节点的四叉树管理HTIN,优化了HTIN的形状,提高了算法的效率。实验结果表明:该算法在三维地形的逼真显示与实时交互绘制方面均取得了较好的效果。

一个交互实时的多分辨率地形绘制系统

本文设计并实现了一个交互实时的多分辨率地形绘制系统 ,介绍了系统的组成、实时优化方法以及地形几何和纹理数据表示和管理方法 ,并通过一实例对地形绘制系统的性能进行了评价。从绘制结果看 ,系统对地形进行实时优化时折衷考虑了图象绘制质量和绘制速率 。

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。

基于二叉树的多分辨率地形表示研究

在对多分辨率地形表示的技术特征进行深入分析和归纳总结的基础上,提出了一种新的基于二叉树的依赖视点的实时交互多分辨率地形表示的数据模型。讨论分析了该模型的数据结构和算法实现的技术思路;改进了一些多分辨率地形表示的关键技术特征(时间连续性、双队列优化和误差判断准则等),给出了算法实现的伪码算法;通过实验证明了该算法模型简单、有效,比传统方法有更快和更稳定的帧率,支持对地表模型的多分辨率表示和交互式实时动态绘制,为三维地形可视化的实现和研究提供了借鉴。

基于Clipmap的全球多分辨率地形可视化技术

利用Clipmap技术实现了全球多分辨率地形环境仿真系统。在此基础上通过对地形绘制中的视场范围、简化原则、多线程调度和裂缝消除几个重点问题进行研究和解决,提高了系统的工作效率和显示效果。最后,对Clipmap层数的使用进行了对比测试,提出了相对合理的使用方案,平衡了系统中渲染速度和视觉效果的矛盾。

一种动态交互的多分辨率地形生成

实现了一种动态实时交互的多分辨率地形生成，详细讨论了该生成算法的技术细 节和特点。实验表明，该算法简单、有效，大大加快了图形显示和节约了内存空间，为后序 研究提供了借鉴。

基于多分辨率遮挡剔除的复杂地形绘制框架的研究

基于复杂地形实时绘制的特性,分析了地形多分辨率建模与遮挡剔除技术结合的必要性,提出了一种将地形多分辨率建模与基于最小二次方平面的地形遮挡剔除相结合的地形绘制框架及其设计原则。基于该框架的地形绘制算法除了能有效减少送入绘制管道的多边形数量之外,还充分考虑了算法性能的最优化及地形的动态扩展。实验表明了基于多分辨率遮挡剔除的地形绘制框架的可行性和有效性。

基于Direct3D多分辨率地形建模方法的研究

在地形模型的多分辨率建模中,递进网格模型能高效地存储网格信息,并能方便地控制网格的细节层次。本文利用D irect3D三维图形库,给出了一种基于递进网格模型的多分辨率地形数据生成算法,该算法能方便地控制简化过程,显示速度较快,并能很好地保持原模型的几何特征。

基于高分辨率地形数据的富蕴M8.0地震地表破裂带精细特征

同震地表破裂带的空间展布及形变特征是地球深部断层活动在地表的直观地貌表现,不但记录着地震破裂和断层运动的信息,还反映了区域应力和地壳运动状况。因此,开展震后地震地表破裂带调查对于了解发震断层的构造活动尤为重要。高精度地形观测技术可以获取前所未有的高时空分辨率的地球表面特征,为辨别历史地震地表破裂遗迹、提取地表同震位移、活动构造地质填图等提供高质量数据。文中选取富蕴1931年地震地表破裂带作为研究区,利用SfM(Structural from Motion)摄影测量技术生成分辨率为1m的数字高程模型(DEM),详细识别地表破裂并测量冲沟的右旋位移。基于地表破裂的几何及构造地貌特征,将富蕴地震地表破裂带由北向南分为S1、S2、S3、S44段,其间以挤压隆起或拉分盆地相连接。沿破裂带共获得194组最新冲沟的右旋水平位移,得到1931年同震位移的平均值为(5.06±0.13)m。同震位移局部缺失或突变的区域与几何阶区的位置也有良好的对应关系。以上结果填补了对富蕴地震地表破裂精细形态研究的空白,也进一步展示高分辨率的地形数据在活动构造研究中良好的应用价值。

多分辨率地形模型的研究与实践

多分辨率地形模型是大规模地形交互仿真关键技术之一。通过对地形数据简化分层、分块等数据处理建立金字塔数据模型来组织地形数据。利用视景体裁剪,基于分辨率测试的四叉树搜索算法实现了大场景数据的动态管理。其中重点对可见区分辨率进行调整,使渲染的数据块适中。通过将较高分辨率地面块边界的顶点移到相邻较低分辨率块的方法,消除了不同分辨率地形块间的裂缝。

基于自适应四叉树视相关多分辨率地形研究

地形实时绘制和交互式可视化是虚拟现实、地理信息系统、计算机图形学、科学计算可视化等技术的关键问题。本文对地表模型的实时生成和简化方法进行了研究和分析,提出了基于自适应四叉树视相关多分辨率地形生成方法。

面向飞行仿真的四叉树多分辨率地形实时优化

为实现大规模复杂地形的实时绘制,提出1种消除四叉树多分辨率地形裂缝问题的实时优化方法.该方法将不同分辨率过渡区域的地形进行重新构网,并针对飞行仿真距离地面较高、下视角较大的特点对四叉树顶点误差估计和几何光滑过渡算法进行优化,在保证地形准确性的范围内提高计算机实时处理速度.同时,在Vega平台下对某典型飞行训练项目进行仿真并与由LINDSTROM提出的简化公式而制订的解决方案进行比较,结果表明对地形进行优化是1种见效较快的方式.

地形起伏对模式地表长波辐射计算的影响

初步探讨了数值模式中次网格区地形起伏(高度、坡度)对长波辐射计算的影响。结果表明,地形高度的次网格变化对辐射计算结果的影响较小,其相对误差一般<2%,但不同分辨率的地形高度场会产生不同的坡度计算误差,低分辨率地形资料所计算的坡度分布相差不大,但坡度的量级存在较大偏差。地形的分辨率越高,实际计算结果的偏差越小。而高分辨率地形资料计算实例表明,地形坡度引起的区域相对辐射误差可达到10%以上。因此,在数值模式中,网格区地表长波辐射计算结果对地形起伏的敏感性应给予足够的重视。

基于四叉树的LOD地形模型及其数据组织方法研究

针对大规模地形可视化中地形数据的组织方法进行了研究,设计了一种基于线性四叉树结构的静态LOD地形模型,采用重采样、分层分块的方法来组织任意格网大小的海量地形数据。在此基础上,对数据动态调度过程中的相关问题进行了分析,地形块的快速索引、边界裂缝消除等方法的运用,提高了地形漫游的效率与可视化效果。实验结果表明,该研究成果可以满足大规模地形数据的实时可视化操作要求。