虚拟环境中森林植被的实时可视化技术研究

森林植被的实时可视化技术是复杂虚拟环境渲染的重要组成部分,也是影响虚拟环境逼真度的重要因素。森林植被绘制的实时性是制约VR应用的重要方面。论文综述了虚拟环境中植被可视化的研究成果,对所有的技术方法的优、缺点和应用范围进行了分类比较。最后,展望了植被可视化技术的发展趋势。

北美地区森林景观可视化的研究与应用

着重对北美地区,尤其是美国农业部林务局太平洋西北研究站、华盛顿大学森林资源学院等对森林景观可视化研究的历史和现状进行了介绍,重点评述了其标志性研究成果——将森林生长模型与林分可视化软件、景观可视化软件有机结合的景观管理系统软件工具。在此基础上,对美国景观管理的主要内容进行了介绍,通过一个实例说明了景观管理系统的具体应用。

基于GIS的林木三维可视化分析技术

运用GIS组件技术,对空间结构分析与森林可视化系统进行了开发和优化。首先需要创建符合树木纹理贴图特征的三维树木模型;然后运用Voronoi图优化传统的森林空间结构指数运算方式;最后利用ArcGIS完成分析。研究结果表明,所开发的软件能为森林经营中的一些重大决策提供直观、精确的资料,可在一定程度上为常绿阔叶林等林业资源的保护以及经营管理提供帮助,促进林业的健康发展。

森林场景可视化和林火模拟仿真技术研究综述

森林是生态环境系统的重要组成部分。随着气候变暖,恶劣气候气象条件造成全球森林火灾频繁发生,给国民经济和消防救援带来巨大挑战,森林火灾已成为全球主要的自然灾害。因此,森林场景可视化建模、3维场景仿真、林火模拟仿真、火场复现、预测和灾害评估成为林业虚拟仿真研究热点。本文对树木形态结构建模技术、森林场景大规模重建和实时渲染、森林场景可视化、林火模型和林火模拟仿真等前沿技术和算法进行综述。对相关的林木、植被的形态结构表达和真实感可视化建模方法进行归纳分类,并对不同可视化方法的算法优劣、复杂度、实时渲染效率和适用场景进行讨论。基于规则的林木建模方法和基于林分特征的真实场景重建方法对大规模森林场景重建技术进行分类,基于物理模型、经验模型和半经验模型对森林火灾的林火模型、单木林火、多木林火模拟和蔓延进行总结,对影响林火蔓延的不同环境气象因子(如地形地貌、湿度、可燃物等)和森林分布对林火发生、扩散和蔓延的影响进行分析,对不同算法的优劣进行对比、分析和讨论,对森林场景可视化和林火模拟仿真技术未来的发展方向、存在问题和挑战进行展望。本文为基于森林真实场景的森林火灾模拟仿真和数字孪生沉浸式互动模拟系统的构建提供了理论方法基础,该平台可以实现森林场景快速构建、不同火源林火模拟、火场蔓延模拟仿真以及不同气象影响条件的火场预测,可对森林火场救援指挥、火场灾害评估和火场复原提供可视化决策支持。