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地形与人类的生产、生活息息相关,自古以来就是人类社会赖以生存的基础,早期人们运用符号将地面上的各种信息表示在平面上形成地图。但随着社会的发展,二维平面地图的表达方式已经不能满足人们的生活需求,人们试图寻求一种既能满足人的视觉习惯,又能真实的表示地形世界的方法。二十世纪六十年代后,随着计算机技术的发展,地理信息系统的出现,人们提出了地形可视化的概念,希望能借助先进的计算机技术,生成具有高度真实感和可量测性的三维地形模型,实现三维地形的真实表现。
近年来随着计算机科学技术的发展,将地形的三维特征使用计算机进行三维再现早已成为现实,三维地形的可视化也已发展成为计算机图形学的一个分支,它广泛的应用于地理信息系统(GIS)、虚拟现实、战场环境仿真、娱乐游戏等领域。
对于大规模地形可视化技术的研究,其关键问题是如何解决地形数据量较大而无法一次调入内存及采用何种地形绘制算法来显示位于内存中的数据。本文针对上述两个问题进行了研究和分析,提出了相应的解决方案,实现了大规模地形场景的实时漫游。对于地形绘制算法,本文采用改进的基于二叉树的ROAM地形绘制算法,该算法数据结构简单且能快速的构造出场景的多分辨率层次细节模型;通过采用强制剖分策略对三角形进行剖分,有效地消除了地形块内的裂缝。对于大规模地形数据问题,本文提出了一种基于分块的动态调度策略;首先将这些小块的地形数据合并后分块,作为调度的数据源;调度策略是渲染时将视点中心周围N×N块地形数据调入内存进行绘制,随着视点的移动始终保证视点周围的数据块存在,对不在内存的数据块则从磁盘调度到内存中供程序使用;为了减少频繁的地形数据调度,在调度模块中设置一个数据块缓冲区,它用于储存刚调入内存的地形块数据和要换出内存的地形块数据。