【導(dǎo)讀】指導(dǎo)教師、職稱：__. 本文在吸取了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)、測(cè)繪學(xué)等眾多領(lǐng)域大量先進(jìn)理論成果的基礎(chǔ)上，研究。了地形建模的基本理論和方法基于高度圖的地形生成技術(shù).文章分析了基于高度圖的

　　

【正文】 maxmin))， 其中 RGB 的范圍為（ 0255）， 對(duì)格網(wǎng)進(jìn)行高程映射。 通過 一張簡(jiǎn)單的 2D 圖片， 藍(lán) 色 和 白色之間的 254 種漸變灰度 ， 所生成這種方法的原理是每一種級(jí)別的灰度表示了不同的高度。 越白 的地方，地形就越高。每一種等級(jí)的顏色對(duì)應(yīng)各自的不同高度， 能夠得一幅藍(lán)白明顯的 高低 地形圖。最后 使用 0penGL 地形 渲染， 將高度圖上的各個(gè)像素值 RGB 作為權(quán)重合成地表特征，其中 R 分量表示巖石， G 分量表示草地， B 分量表示水面，得到最終的地形圖。 class CMyGrid { public: CMyGrid()。 CMyGrid(int width, int height)。 // 帶參數(shù)的構(gòu)造函數(shù) virtual ~CMyGrid()。 void SetDimensions(int width, int height)。//設(shè)置地形網(wǎng)格尺寸 void SetCellLength(float l)。 void SetHeight(float min, float max)。 // 設(shè)置地形的最小和最大高度 void SetInterpolationLevel(int level)。 void GenerateNewGrid()。 // 生成新的地形 void Draw()。 // 繪制地形圖形 void Compile()。 // 生成地形顯示列表 public: float *grid。 // 網(wǎng)格 int m_width, m_height。 // 網(wǎng)格的總長(zhǎng)和總寬 float m_min, m_max。 // 網(wǎng)格的最小和最大值 float m_cell。 // 單元格的尺寸 int m_interpol_level。 // 曲線的插值界階數(shù) }。 綜上 CMyGrid 所述 ， CmyGrid 的類圖如圖 5 所示 18 圖 5 CMYGrid 的類圖 系統(tǒng)中高度圖的讀取、 紋理映射 高度圖的讀取從地形外貌的幾何形態(tài)來看，地形表面每個(gè)點(diǎn)距離地平，面的高度值可用二維數(shù)組來存儲(chǔ)。地形高度圖用每個(gè)像素點(diǎn)的顏色值來表示一定區(qū)間的高度值，為表達(dá)一切可能的高度值，可通過一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)對(duì)該區(qū)間的高度值進(jìn)行高度的放大或縮小。 紋理映射技術(shù)是增強(qiáng)圖像真實(shí)感的技術(shù)之一 , 紋理應(yīng)該有如下幾個(gè)特征 。 1) 紋理中的紋理元要一致或基本一致 (包括色彩、尺度、內(nèi)容等 )不應(yīng)該有很大的變化。 2) 紋理元分布均勻一致，規(guī)則有序。可 以有隨機(jī)性（但必須保證這種隨機(jī)性的特征穩(wěn)定），也可以是確定性紋理。 3) 紋理元重復(fù)出現(xiàn)的周期應(yīng)較多，以充分體現(xiàn)紋理特性是穩(wěn)定的。具有以上特性的紋理，我們稱之為標(biāo)準(zhǔn)紋理。紋理的特性越標(biāo)準(zhǔn)，它的任意匹配性就越好，所以需要對(duì)紋理的標(biāo)準(zhǔn)性進(jìn)行度量。本文采用圖像的分行維數(shù)向量的模來度量紋理的標(biāo)準(zhǔn)性的強(qiáng)弱，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)性好的紋理，可以采取粗精度搜索或者零搜索來進(jìn)行合成。從而大大的減少了紋理合成過程中的計(jì)算復(fù)雜度。本文算法是對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)性比較好的紋理圖像（強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)性紋理）而設(shè)計(jì)的。其算法如下： 1) 從輸入圖像中隨機(jī)選擇一個(gè) BB ww? 的紋理塊 0B ，將其粘貼在輸出紋理 outI 的左下角，并設(shè)1?k 。 2) 再?gòu)妮斎雸D像中隨機(jī)選擇一個(gè) BB ww? 的紋理塊 1B ，將其前一塊紋理塊 0B 進(jìn)行顏色混合。 3) 以后不斷重復(fù)的從輸入圖像中隨機(jī)選擇一個(gè) BB ww? 的紋理塊 i B ，將其前一塊紋理塊 1?i B 進(jìn)行顏色混合。直到輸出紋理 outI 被完全覆蓋。 系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 圖 2 系統(tǒng)的流程圖 上圖是系流程， 系統(tǒng)的流程先導(dǎo)入文件，讀入高度數(shù)值， 輸入各點(diǎn)坐標(biāo)。 通過上述的計(jì)算方法將像素的 RGB 顏色映射到格網(wǎng)上， 得到的數(shù)據(jù)存入內(nèi)存中， 調(diào)用 OpenGL 渲染命令將整個(gè)地形渲染到屏幕 。 圖 7 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 如圖 8 地形系統(tǒng) MYTerrain1View 類圖 20 圖 8 CMYterrain View 類圖 實(shí)驗(yàn)結(jié)果（屏幕截圖 ） 根 據(jù)高程映射方程公式 R* (min + (maxmin)) ＋ G *(min + (maxmin)) ＋ B *(min + (maxmin))，其中 RGB 是取 0～ 255 之間， 高程值變量 min～ max 的用戶輸入變量。以藍(lán)色為最低點(diǎn)，白色為最高點(diǎn)，得出圖形如圖 9 所示 圖 3 高程值控制顏色 經(jīng)過 OpenGL 地形 渲染 經(jīng)過 OpenGL 紋 理映射后的地形圖如下 ， 21 圖表 4 生成初始效果 為了 有更明顯的效果變化 ，通過鍵盤上的上下鍵改變地形的高度 差 ， 按上鍵所形成的地形如 11，按下鍵所產(chǎn)生的地形如圖 12 圖 11 用健盤上鍵改變后的效果圖 22 圖 12 用健盤下鍵改變后的效果圖 23 5 結(jié)論與展望 結(jié)論 高度圖的地形生成 具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性。在可視化上具有很強(qiáng)的通用性和擴(kuò)展性，豐富了三維地形顯示功能，實(shí)現(xiàn)了在 三維地形發(fā)展 河流演進(jìn)中的應(yīng)用，對(duì)后繼研究起到了推進(jìn)作用。 采用高度圖實(shí)現(xiàn)地形有 制作簡(jiǎn)單 的優(yōu)點(diǎn)， 效率高。有 方便快速地做出大的變動(dòng) 特點(diǎn)，可以快速對(duì)原有的系統(tǒng)進(jìn)行改正或修改。 能很好地保證原始地形的地形特征和真實(shí)感 ，地形圖更加的細(xì)膩。 由于對(duì)地形系統(tǒng)分析實(shí)時(shí)性欠佳，也存在著 計(jì)算的效率不高， 對(duì)大規(guī)模的地形存在局限性，對(duì)計(jì)算機(jī)的硬件要求也比較高 等不足 。 很難做出很小很小的修改，系統(tǒng)不夠細(xì)，相對(duì)比較粗放一點(diǎn)。最后生成的地形圖和類似于其它地形圖，比較的單調(diào)，不會(huì)出現(xiàn)很大的變動(dòng) 展望 隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)理論的不斷完善和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的發(fā)展 ，我們不能局限當(dāng)前現(xiàn)狀，要對(duì)自然模擬物體更深入的研究。多學(xué)習(xí)現(xiàn)在圖形學(xué)知識(shí)，掌握 相關(guān) 技術(shù) ，就可以 做的完 善 一點(diǎn)。 （ 1） 三 維地形生成存在非常多的模擬技術(shù)，本文著重研究高度圖生成地形， 今后繼續(xù)研究 三維地形數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)漫游算法 ， 進(jìn)一步研究和開發(fā) 地 形的漫游，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)基于模型技術(shù)的實(shí)時(shí)漫游 ，實(shí)現(xiàn)更逼真的地形模擬。 （ 2） 虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)對(duì)實(shí)時(shí)性有很高的要求，其中很多計(jì)算 工 作只有超級(jí)并行機(jī)才能勝任，然而這類計(jì)算機(jī)對(duì)一般的研究人員并不可用，如何在現(xiàn)有的條件 下 充分利用聯(lián)網(wǎng)的圖形工作站來進(jìn)行虛擬現(xiàn)實(shí)方面的研究 工 作是我們要進(jìn)一步研究的課題之一。 （ 3）格網(wǎng) 行列可以分的更細(xì)一點(diǎn) ，地形的 圖形 效果更完美。 24 致謝 在 我研究學(xué)習(xí)期間，我的導(dǎo)師 講 師 給予我極大的幫助，正是他的言傳身教把我領(lǐng)進(jìn)計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，孜孜不倦的引導(dǎo)我邁向更高的科研領(lǐng)域，從課題的制定一直到論文撰寫整個(gè)過程中，給予耐心細(xì)致的指導(dǎo)，嚴(yán)格審查把關(guān)。在此對(duì) 老師 表示最誠(chéng)摯的感謝。從 他 那里我不僅學(xué)到了許多專業(yè)知識(shí)和專業(yè)技能，更學(xué)到了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和科研中哲學(xué)的思維方式、以及在科研工作上一絲不茍、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。最后，感謝我的家人在生活上對(duì)我的關(guān)心以及在學(xué)習(xí)和工作上對(duì)我的支持，沒有他們的支持鼓勵(lì)，我不可能順利的完成我的學(xué)業(yè)。同時(shí)我也要向所有幫助我、關(guān)心我、 支持我、鼓勵(lì)我的各位老師和同學(xué)表示最誠(chéng)摯的謝意 。 25 參考文獻(xiàn) [1]Lindsstron and D ChristcEfficient implementation of rcal timeviewdepandent multircsoltaion meshin1996 [2]Rottge Owen， Anne； Cinderby39。Steve Reconciling socio economic and environmental datain a GIS context： Anexample from rural England． Applied Gangraphy1997 [3]HenriHaki： Cova。 U． GISbased indices for paring airtine flight— path vulnerab： lity tovolcanoes． The Professional Geographer20xx． [4]losasso和 ； Tsihdntzis, Petalar， C． UseofGISin siting stabilization Pondfacilitiesfordomestic20xx [5]20xx年 MALTE CLASEN和 HANSSunShengHalt； ChccHianChal． Modelingthe valueofviewin highriseapartmants： a 3DGIS approach． [6高恩婷 . 基于 VC++的 OpenGL 三維應(yīng)用程序的設(shè)計(jì) . 浙江 大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ) ,20xx , [7]李長(zhǎng)春 ,戴國(guó)洪 . 基于 VC++與 OpenGL 的三維圖形環(huán)境的構(gòu)建 . 電腦開發(fā)與應(yīng)用 ,20xx , [8]張桂芝 ,姚迪 .基于 VC和 OpenGL三維圖形的開發(fā) .齊齊哈爾大學(xué)學(xué)報(bào) ,20xx , [9]何建新 . 基于 VC++的圖形編程實(shí)現(xiàn)方法 .計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化 ,20xx [10]郝增明．幾個(gè)優(yōu)秀的地理軟件．地理教育， 20xx， 4： 59。 [11]牛瑞卿，田宜平，張夏林，等．建立三維數(shù)字長(zhǎng)江模型的關(guān)鍵技術(shù)探討， 人民長(zhǎng)江 20xx， [12]高力．利用數(shù)字高程模型生成地形三維仿真圖．西安工程學(xué)院學(xué)報(bào)， 20xx， 22(3)： [13]淮永建．虛擬場(chǎng)景中實(shí)時(shí)圖形繪制關(guān)鍵技術(shù)研究．西北工業(yè)大學(xué)．博上學(xué)位論文． 20xx． [14]牽曉燕，三維地 形實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示的核心技術(shù)研究．可視化專欄， 20xx。 [15]鄭順義，萬幼川，譚德寶．河道三維町視化技術(shù)研究．長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)， 20xx， 21(3)： 67 [16]Donald Hearn等．計(jì)算機(jī)圖形學(xué) (第三版 )[M]．北京：電子工業(yè) H}版社， 20xx． [17]陳卡． Direct99 3D圖形程序設(shè)計(jì) [M]．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社。 20xx． [18]李志林，朱慶．?dāng)?shù)寧高程模型．武昌： J民漢人學(xué) i乜版社， 20xx [19]ReeVes W． T． Panicle SystemA TechIlical for Modeling a ClaSs of Fuzzy objectS[J]． C0mputer Graphics， 1983， 17(3) [20]Chiba N． Two dimensional Visual simulation of flames， smoke and the spread of f ire[J]TheJournal of Ⅵsualization and Computer Animation ， 1994 [21]Sims， Karl． Particle Animation and Rendering Using Data Parallel Computation． Computer Graphics， 1990， [22]Jos6 Stam， Eugene． Depiction Fire and Other GaSeous Phenomena Using Difmsion Processes． Computer Gr印 hics Proceedings， Annual Conference Series． 1994， [23]A． H． Wong， WaterfulA Particle System Animation， Computer science Department， Comell University,May27， 1994 [24]Matthias Unbescheiden Andrzej Trembilski． Cloud Simulation in Viriual Environments[A]． IEEE Visualization Proceedings[C]， 1995 [25]Fournier A,Reeves W simple model of ocean waves［ J］ Proceedings of SIGGRAPH’86,1986,20(4): [26]TengSee Loke et， Rendering Fireworks DisPlays， IEEE Computer graphics an Applications， May 1 992， [27]袁艷斌 ,袁曉輝 ,張勇傳 ,等 . 洪水演進(jìn)三維模擬仿真系統(tǒng) ， 山地學(xué)報(bào) , 20xx年 。 [28]張芹，謝雋毅，吳慧中．火焰、煙、云等不規(guī)則物體建模方法研究綜述 [J]．中國(guó)圖像圖形學(xué) [29] 張芹，吳慧 中，謝雋毅．基于粒子系統(tǒng)的火焰模擬及其生成方法研究 [J]．計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 形 26 學(xué)學(xué)報(bào)， 20xx， 13(1)： 78． 82 [50]高恩婷 . 基于 VC + + 的 OpenGL 三維應(yīng)用程序的設(shè)計(jì) [31]詹云開，羅世彬，賀漢根．用粒子系統(tǒng)理論模擬虛擬場(chǎng)景中的火焰和爆炸過程 [J]．計(jì)算機(jī)工程 與應(yīng)用， 20xx(5)： [32]王靜秋等．基于粒子系統(tǒng)的焰火模擬研究 [J]．南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)， 20xx． 4 [33]