虚拟环境铁路选线系统的景观环境建模方法研究
发布时间：2022-01-23 04:34
目前,铁路在我国以迅猛的速度发展,特别是高速铁路和客运专线的大规模建设,给选线工作者带来了机遇和挑战。传统的选线设计方法存在诸多弊端,基于虚拟环境的铁路选线设计是目前的一个研究热点。在虚拟环境铁路选线设计中选线环境的模拟至关重要,而景观模型的建立直接影响这个环境模拟的逼真度。本文从选线三维环境的特殊性出发,综合利用计算机图形学、模型数据库管理、虚拟现实、人机交互、计算机动画等理论和技术,针对海量地形数据管理、真实感景观模型图形绘制、铁路线路景观模型建立及模型的驱动等关键技术展开了深入的研究。并基于本文研究的方法和理论研制了一个虚拟环境选线系统的景观环境动态仿真子系统。本文的主要研究内容和研究成果如下：1、地形环境模型的海量数据组织和管理算法研究虚拟环境选线系统景观环境建模研究的关键问题之一是研究模型和数据结构的优化组织方法、优化实时显示算法来处理这种海量数据和高质量的显示效果,满足选线设计的需要。在现有的计算机图形硬件性能基础上,通过采用Oracle9i数据库对地形数据分块存储管理,达到了海量数据处理和高质量实时显示效果间的平衡。2、线路三维环境动态仿真的相关技术研究从线路三维环境的特...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁路选线设计系统虚拟环境框架
部、外部或表面上)，以至于不能用线框模型处理计算机图形学和CAD/CAM中的多数问题，如剖切图、消隐图、干涉检验、加工处理等。这里用一个长方体为例来描述线框模型的数据结构原理，如图2一1所示。 V1e4V4月____}坐标值值值值值值值值值值值」」贝点片二万一下一不一一一ZZ一一”一!A一J{乙 乙 lllll000000lll 22222111000lll 33333lllllllll 44444000llllll 55555000000000 66666lll000000 77777llllll000 88888000lll000棱棱线线顶点号号 lllllllllll 22222222222 33333333333 44444444444 55555555555 66666666666 77777777777 88888888888 99999lll555 lll000222666 llllll333777 lll222444888(a)线框模型(b)顶点表(c)棱线表图2一1线框模型的数据结构原理1612)表面模型相对于线框模型来说，引入了“面”的概念。它在线框模型的基础上，增加有关面边(环边)信息以及表面特征、棱边的连接方向等内容。从而可以满足面面求交、线面消隐等应用问题的需要。对于大多数应用来说，用户仅限于看的层面，对于看得见的物体表面，是用户关注的，而对于看不见的物体内部，则是用户不关心的。因此，表面模型通过使用一些参数化的面片来逼近真实物体的表面，就可以很好地表现出物体的外观。这种方式以其优秀的视觉效果被广泛应用于电影、游戏等行业中，也是我们平时接触最多的。3dsmax、Maya等工具在这方面有较优秀的表现。但是在表面模型中，形体究竟存在于表面的那一侧，没有给出明确的定义，因而在物性计算、有限元分析等应用中
到其它三维场景中l2，3，’]。使用分形造型有两种类型，即非随机的和随机的。下图为采用随机分形模型进行背景天空云彩的逼真显示，如图2一4所示。翻幽自的自自..吧况泌不侧吻卿卿黝瀚如....口口口.口曰目曰...........留之改月.............图2一4用分形技术生成的背景天空云彩2.粒子系统三维图形系统中建立景观的一种简单易行的方法是采用粒子系统建立景观模型。粒子系统是一种模拟不规则模糊物体的方法，这种方法能够充分体现这些物体的动态性和随机性，很好地模拟了火、云、水、森林和原野等许多自然景物。粒子系统的基本设计思想是采用许多形状简单的微小粒子作为基本元素来表示不规则模糊物体，如图2一5所示。图2一5用粒子系统生成的树对于树木这样的粒子来说，每个粒子都会发出一定颜色、一定亮度的光，粒子的路径需要用户给出，同时也要规定发出的光如何随时间改变的规律。最后，粒子隐去，死亡，这就是粒子的终结。为了构造树木，我们可以说明所有粒子都起始于树干的上头，粒子的颜色可以是棕、绿、黄或中间某一个颜色
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于VC++和OPENGL的3ds文件的读取与控制[J]. 冯伟,周云才. 科技信息. 2009(01)
[2]基于金字塔模型的地形网格数据研究[J]. 王珂敏,汤晓安,陈敏,谢耀华,杨川东. 现代电子技术. 2008(21)
[3]论铁路景观的发展[J]. 王亭皓,李华鹏,王喜红. 现代商贸工业. 2008(06)
[4]CARD/1在互通立交横断面设计中的开发与应用[J]. 李刚,刘柏秀. 中外公路. 2008(02)
[5]大规模地形真三维可视化系统设计与实现[J]. 吕希奎,易思蓉,韩春华. 计算机应用研究. 2008(02)
[6]基于四叉树的LOD地形模型及其数据组织方法研究[J]. 姚慧敏,崔铁军,邵世新,袁建峰. 地理信息世界. 2007(06)
[7]OpenGL环境下的模型数据库管理与复杂三维建模[J]. 吕希奎,易思蓉,何丽. 工程图学学报. 2007(02)
[8]铁路线路三维设计研究与开发[J]. 苏林. 铁道勘察. 2007(02)
[9]海量地形漫游中动态LOD算法研究[J]. 陈刚,熊兴华. 测绘通报. 2007(04)
[10]基于遥感数据的选线三维地理环境建模方法[J]. 吕希奎,易思蓉. 铁道标准设计. 2006(S1)
博士论文
[1]基于遥感信息的选线系统地理环境建模方法及应用研究[D]. 吕希奎.西南交通大学 2008
[2]现代路线CAD系统关键技术研究与应用[D]. 蒲浩.中南大学 2002
[3]虚拟环境铁路选线设计系统的理论与方法研究[D]. 易思蓉.西南交通大学 2000
硕士论文
[1]基于OpenGL三维虚拟场景建模技术研究[D]. 王志杰.河北工业大学 2007
[2]基于GIS的选线系统开发方法研究[D]. 张莉.西南交通大学 2007
[3]铁路线路构造物三维模型库的研究[D]. 何莉.西南交通大学 2007
[4]多细节层次模型的研究及应用[D]. 杨宗元.哈尔滨工程大学 2007
[5]磁浮列车系统视景仿真[D]. 朱婷婷.西南交通大学 2006
[6]大区域地形三维可视化技术研究[D]. 柯希林.解放军信息工程大学 2004
[7]铁路线路三维选线设计中景观建模方法的研究[D]. 罗斌.西南交通大学 2002
本文编号：3603609
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁路选线设计系统虚拟环境框架
部、外部或表面上)，以至于不能用线框模型处理计算机图形学和CAD/CAM中的多数问题，如剖切图、消隐图、干涉检验、加工处理等。这里用一个长方体为例来描述线框模型的数据结构原理，如图2一1所示。 V1e4V4月____}坐标值值值值值值值值值值值」」贝点片二万一下一不一一一ZZ一一”一!A一J{乙 乙 lllll000000lll 22222111000lll 33333lllllllll 44444000llllll 55555000000000 66666lll000000 77777llllll000 88888000lll000棱棱线线顶点号号 lllllllllll 22222222222 33333333333 44444444444 55555555555 66666666666 77777777777 88888888888 99999lll555 lll000222666 llllll333777 lll222444888(a)线框模型(b)顶点表(c)棱线表图2一1线框模型的数据结构原理1612)表面模型相对于线框模型来说，引入了“面”的概念。它在线框模型的基础上，增加有关面边(环边)信息以及表面特征、棱边的连接方向等内容。从而可以满足面面求交、线面消隐等应用问题的需要。对于大多数应用来说，用户仅限于看的层面，对于看得见的物体表面，是用户关注的，而对于看不见的物体内部，则是用户不关心的。因此，表面模型通过使用一些参数化的面片来逼近真实物体的表面，就可以很好地表现出物体的外观。这种方式以其优秀的视觉效果被广泛应用于电影、游戏等行业中，也是我们平时接触最多的。3dsmax、Maya等工具在这方面有较优秀的表现。但是在表面模型中，形体究竟存在于表面的那一侧，没有给出明确的定义，因而在物性计算、有限元分析等应用中
到其它三维场景中l2，3，’]。使用分形造型有两种类型，即非随机的和随机的。下图为采用随机分形模型进行背景天空云彩的逼真显示，如图2一4所示。翻幽自的自自..吧况泌不侧吻卿卿黝瀚如....口口口.口曰目曰...........留之改月.............图2一4用分形技术生成的背景天空云彩2.粒子系统三维图形系统中建立景观的一种简单易行的方法是采用粒子系统建立景观模型。粒子系统是一种模拟不规则模糊物体的方法，这种方法能够充分体现这些物体的动态性和随机性，很好地模拟了火、云、水、森林和原野等许多自然景物。粒子系统的基本设计思想是采用许多形状简单的微小粒子作为基本元素来表示不规则模糊物体，如图2一5所示。图2一5用粒子系统生成的树对于树木这样的粒子来说，每个粒子都会发出一定颜色、一定亮度的光，粒子的路径需要用户给出，同时也要规定发出的光如何随时间改变的规律。最后，粒子隐去，死亡，这就是粒子的终结。为了构造树木，我们可以说明所有粒子都起始于树干的上头，粒子的颜色可以是棕、绿、黄或中间某一个颜色
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于VC++和OPENGL的3ds文件的读取与控制[J]. 冯伟,周云才. 科技信息. 2009(01)
[2]基于金字塔模型的地形网格数据研究[J]. 王珂敏,汤晓安,陈敏,谢耀华,杨川东. 现代电子技术. 2008(21)
[3]论铁路景观的发展[J]. 王亭皓,李华鹏,王喜红. 现代商贸工业. 2008(06)
[4]CARD/1在互通立交横断面设计中的开发与应用[J]. 李刚,刘柏秀. 中外公路. 2008(02)
[5]大规模地形真三维可视化系统设计与实现[J]. 吕希奎,易思蓉,韩春华. 计算机应用研究. 2008(02)
[6]基于四叉树的LOD地形模型及其数据组织方法研究[J]. 姚慧敏,崔铁军,邵世新,袁建峰. 地理信息世界. 2007(06)
[7]OpenGL环境下的模型数据库管理与复杂三维建模[J]. 吕希奎,易思蓉,何丽. 工程图学学报. 2007(02)
[8]铁路线路三维设计研究与开发[J]. 苏林. 铁道勘察. 2007(02)
[9]海量地形漫游中动态LOD算法研究[J]. 陈刚,熊兴华. 测绘通报. 2007(04)
[10]基于遥感数据的选线三维地理环境建模方法[J]. 吕希奎,易思蓉. 铁道标准设计. 2006(S1)
博士论文
[1]基于遥感信息的选线系统地理环境建模方法及应用研究[D]. 吕希奎.西南交通大学 2008
[2]现代路线CAD系统关键技术研究与应用[D]. 蒲浩.中南大学 2002
[3]虚拟环境铁路选线设计系统的理论与方法研究[D]. 易思蓉.西南交通大学 2000
硕士论文
[1]基于OpenGL三维虚拟场景建模技术研究[D]. 王志杰.河北工业大学 2007
[2]基于GIS的选线系统开发方法研究[D]. 张莉.西南交通大学 2007
[3]铁路线路构造物三维模型库的研究[D]. 何莉.西南交通大学 2007
[4]多细节层次模型的研究及应用[D]. 杨宗元.哈尔滨工程大学 2007
[5]磁浮列车系统视景仿真[D]. 朱婷婷.西南交通大学 2006
[6]大区域地形三维可视化技术研究[D]. 柯希林.解放军信息工程大学 2004
[7]铁路线路三维选线设计中景观建模方法的研究[D]. 罗斌.西南交通大学 2002
本文编号：3603609
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