等高线的三维可视显示研究
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摘要
地理信息系统(GIS)是二十世纪六十年代提出并逐步发展起来的一种采集、存贮、管理、分析和描述整个地球或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布相关数据的空间信息系统。地理信息系统能够以电子地图的形式实现地理信息的可视化，并具有动态化和可以交互的特点，大大方便了人们对地图的使用。地理信息三维可视化系统的研究是地理信息系统研究中的热点，也是许多应用领域对地理信息系统的基本要求。
用等高线来表达地形表面起伏可以追溯到十八世纪，它的方便性和直观性使得人们认为，在制图学历史中等高线是一项最重要的发明。三维地形地貌的可视化是地理信息系统、数字摄影测量(DP)和遥感系统(RS)的重要研究内容。等高线是地理信息系统中线性要素较为特殊的一类线，它的表示方法被广泛应用在各种地图和地理信息系统中，它是二维手段表示三维物体的常用方法。
太原理_I_大学硕十研究生学位论文
本文研究了等高线的三维可视化显示的基本理论与方法，
主要内容包括离散数据的获取，等高线三维显示的建模，讨论
了规则格网(Grid)模型和不规则三角网(TIN)模型的建模方法。
在不规则三角网TIN的生成中，重点采用Delaunay三角网分
析和处理离散点的数据。最后，在分析OpenGL操作原理的基
础上，对等高线的三维可视化显示的真实表达进行了研究。
Geographic information system (GIS) is a space information system that was brought forward in 1960's and developed as time goes by. It is a system that includes data collection, data store, data management, data analysis, etc. It also describes the total earth, the part of earth surface, the coherent data between space and geographic distribution. GIS can realize visualization of geographic information by the form of electron map. It has the dynamic characteristic and interactive feature. So that can provide convenience for using maps. The research on 3D visualization system of geographic information is a hotspot in the research of GIS and it is the basic requirement in many application fields.
It can trace back to the century of 18 that using contour express topographical relief. It is deemed that contour is the important invention in the history of mapping for using convenience and visual representation. The visualization research
of 3D terrain & landforms is an important part of geographic information system (GIS), digital photography (DP) and remote system (RS). Contour is the specific linearity factor in GIS. The expressing method of contour can widely apply in all kinds of maps and GIS. At the same time, it is the habitual way that express 3D object using the 2D means.
This paper studies basic theory and methods of 3D contour line visualization. The major content of this paper includes the gain methods of discrete data, model building of 3D display of contour line. In the modelling methods, it discusses Grid model and TIN model. During the TIN generating, it puts emphasis on analysis and treatment discrete data using Delaunay triangular net. Finally, based on the analysis of OpenGL, studies on the 3D visualization of contour line.
用等高线来表达地形表面起伏可以追溯到十八世纪，它的方便性和直观性使得人们认为，在制图学历史中等高线是一项最重要的发明。三维地形地貌的可视化是地理信息系统、数字摄影测量(DP)和遥感系统(RS)的重要研究内容。等高线是地理信息系统中线性要素较为特殊的一类线，它的表示方法被广泛应用在各种地图和地理信息系统中，它是二维手段表示三维物体的常用方法。
太原理_I_大学硕十研究生学位论文
本文研究了等高线的三维可视化显示的基本理论与方法，
主要内容包括离散数据的获取，等高线三维显示的建模，讨论
了规则格网(Grid)模型和不规则三角网(TIN)模型的建模方法。
在不规则三角网TIN的生成中，重点采用Delaunay三角网分
析和处理离散点的数据。最后，在分析OpenGL操作原理的基
础上，对等高线的三维可视化显示的真实表达进行了研究。
Geographic information system (GIS) is a space information system that was brought forward in 1960's and developed as time goes by. It is a system that includes data collection, data store, data management, data analysis, etc. It also describes the total earth, the part of earth surface, the coherent data between space and geographic distribution. GIS can realize visualization of geographic information by the form of electron map. It has the dynamic characteristic and interactive feature. So that can provide convenience for using maps. The research on 3D visualization system of geographic information is a hotspot in the research of GIS and it is the basic requirement in many application fields.
It can trace back to the century of 18 that using contour express topographical relief. It is deemed that contour is the important invention in the history of mapping for using convenience and visual representation. The visualization research
of 3D terrain & landforms is an important part of geographic information system (GIS), digital photography (DP) and remote system (RS). Contour is the specific linearity factor in GIS. The expressing method of contour can widely apply in all kinds of maps and GIS. At the same time, it is the habitual way that express 3D object using the 2D means.
This paper studies basic theory and methods of 3D contour line visualization. The major content of this paper includes the gain methods of discrete data, model building of 3D display of contour line. In the modelling methods, it discusses Grid model and TIN model. During the TIN generating, it puts emphasis on analysis and treatment discrete data using Delaunay triangular net. Finally, based on the analysis of OpenGL, studies on the 3D visualization of contour line.
引文
[1] 徐青著，地形三维可视化技术，北京，测绘出版社，2000年8月，18-24
[2] 应申，郭仁忠，闫浩文等，制图综合中等高线相交的判断和消除，测绘科学，2001年12月，第26卷第4期，39-41
[3] 邵巨良，离散点高程及等高线高程的自动注记，1-4，
[4] 程朋根，陈红华，刘少华等，地矿三维数据模型及其可视化方法的研究，中国矿业，2002年第11卷第2期，61-62
[5] 肖金城，李英成，大规模地形场景三维实时漫游显示技术研究，遥感信息，2002．6，11-12
[6] 黄国满，等值线三维显示及其并行算法，测绘科学，2001年6月，第26卷第2期，20-21
[7] 常燕卿，GIS中地形三维显示技术初探，GIS软件开发技术，52-53
[8] 徐云和，程朋根，陈红华，地矿三维GIS模型的构建及可视化。工程勘察，2003年第2期，48-50
[9] 吕志慧，地理信息三维可视化系统应用研究，[学位论文]，郑州大学，2002年4月30日
[10] [日]前川佳德编著，计算机图形学，北京，科学出版社，2002年2月，46-48
[11] 栗松廷，数字化等高线数据的模型化和可视化，武测译文，1997年第1期，9-13
[12] 姚建新，冯秀兰，等高线的三维地形建模与实现，林业资源管理，2002年8月，第4期，67-68
[13] 王继周，李成名，林宗坚，三维GIS的基本问题与研究进展，计算机工程与应用，2003．24，40-42
[14] 张珊珊，刘志辉，基于多层DEM表面模型的地层结构的三维可视化，测绘信
息与工程，2003年6月，第28卷第3期，14-15
[15] 李志林，朱庆著，数字高程模型，武汉，武汉测绘科技大学出版社，2000年3月，34-42
[16] 霍家道，孙尧，陈慧，三角形格网地形数据及其OpenGL显示，应用科技，2001年5月，第28卷第5期，26-27
[17] 闽卫东，唐泽圣，二维任意域内点集的Delaunay三角划分的研究，计算机学报，1995年第5期
[18] 翟巍，迟忠先，杜金莲，基于二维矢量地图自动构建DEM方法研究，大连理工大学学报，2003年3月，第43卷第2期，252-253
[19] 刘强，李德仁，基于二叉树思想的任意多边形三角剖分递归算法，武汉大学学报信息科学版，2002年10月，第27卷第5期，528-530
[20] 殷畅，GIS中的地形三维可视化，[学位论文]，中国人民解放军信息工程大学测绘学院，2001年4月
[21] 刘家胜，邹道文，周源华等，基于Delaunay三角剖分和高斯小波函数插值的三维表面重建算法，计算机工程与应用，2003．23，76-77
[22] 彭仪普，地形三维可视化及其实时绘制技术研究，[学位论文]，西南交通大学，2002年8月
[23] 李辉，宋友历，张建伟，等高线图的高度恢复算法研究，中国图像图形学报，2002年11月，第7卷(A)版第11期，1210-1211
[24] 王鹏，刘立娜，潘成鹤，GIS中Delaunay三角网的快速建立及拓扑自动生成，测绘信息与工程，2001年第4期，24-25
[25] 黄伟朵，周宇艳，由栅格等高快速建立DEM的CSE法，浙江水利水电专科学校学报，2001年12月，第13卷第4期，22-23
[26] 王汝传，邹北骥编著，计算机图形学，北京，人民邮电出版社，2002年7月，179-189
[27] 蒋荣安，地形要素的三维显示漫游，2002年6月，第2期，59-61
[28] 戴文晗，戴磊，3D-GIS三维地形分析系统——系统组成与功能简介
[29] Breunig M, Integration of Spatial Information for Geo-Information Systems [M], Berlin Heidelberg, Springer-verlag, 1996
[30] Alexander K, Sigrid B, 3D-GIS for Urban Purposes [J], Geo Informatics, 1998, 2(1)
[31] H Zhao, Reconstructing of textured urban 3D model by fusing ground-based laser range image and video [C], Proceeding of UM3, Japan, 1998
[32] Kia Ng.An, integrated multi-sensory system for photo-realistic 3D scene reconstruction [J], International archives of Photogrammetry and Remote Sensing, 1998
[33] Y E Chen, R Shibasaki, 3D modelling and visualization of building in area by linear photogrammetry [C], In: Processing of UM3, Japan, 1998
[34] Schroeder W. Decimation of triangles meshes [J], Computer Graphics, 26(2)
[35] Hoppe Hugues, Mesh optimisation [C], In: Proceeding of SIGGRAPH 93, 1993
[36] Li Rongxing, Xu Changshi, An algorithm for searching boundary octants in 3D geological subsurface modelling [J], Geographic Information Sciences, 1995, 1(1)
[37] Zlatanova S, 3D GIS for Urban Development [D], PhD, ITC, 2000
[38] Molennar M.A topology for 3D Vector map [J], ITC Journal, 1992-01
[39] Rongxing Li, Data structure application issues in 3DGIS [J], Geomatica, 1994,48(3)
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[21] 刘家胜，邹道文，周源华等，基于Delaunay三角剖分和高斯小波函数插值的三维表面重建算法，计算机工程与应用，2003．23，76-77
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[26] 王汝传，邹北骥编著，计算机图形学，北京，人民邮电出版社，2002年7月，179-189
[27] 蒋荣安，地形要素的三维显示漫游，2002年6月，第2期，59-61
[28] 戴文晗，戴磊，3D-GIS三维地形分析系统——系统组成与功能简介
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