多波束海底地形可视化表达若干关键技术
发布时间：2020-05-04 23:40
【摘要】：多波束测深系统能够在与航线垂直的方向上采集成百上千个数据点,从而准确快速高分辨率地表达出海底地形地貌,从而为海底地形精细表达提供数据基础。海底地形可视化表达技术可利用多波束测深系统获取的全覆盖离散数据生成海底数字高程模型,并通过叠加颜色渲染及光照效果等方法,建立真实感的三维海底场景,能够真实、直观的描述海底地形,是人类了解、认识海底环境的重要手段。因此,海底地形可视化方面的研究在国民经济、国防安全等诸多领域有着重要的应用价值和现实意义。但多波束测深系统高效率作业的同时也决定了多波束测深数据的海量特性与冗余性,直接采用海量的多波束原始数据进行海底地形分析与可视化表达,必然会耗费大量的时间和计算机资源。因此,快速有效的多波束数据简化算法,有利于多波束测深数据的可视化表达。首先研究了传统的基于TIN的数据简化方法,针对其在判断某一点是否需要简化时遍历查询次数呈指数性增加的缺点,改进了基于TIN的数据简化方法流程,减少了简化中的查找计算次数;其次,提出了分区多阈值数据简化方法,将测区内多波束数据进行规则格网分区,针对各个分区分别选取最佳简化阈值,避免简化后存在冗余及简化过度导致地形特征点的缺失;最后,提出了多波束测深数据简化质量的评价方法。经过实验证明,改进后的基于TIN的数据简化方法使得数据简化所耗费的时间大为缩短,分区多阈值法简化算法的DEM中误差优于传统单一阈值的简化算法,同时进一步缩短了简化时间。然后进行了多波束测深数据可视化表达研究。首先,分析了海底数字高程模型的类型及其优缺点;第二,提出了基于RGB与HSL颜色模型进行海底地形颜色渐变渲染的算法,以及针对海底DEM颜色渲染的配色方法;第三,分析了影响海底地形光照效果的相关因素,阐述了基于OpenGL的Phone光照模型与Gouraud明暗模型的原理,并基于OpenGL实现了海底地形光照效果的设置;最后,实现了基于OpenGL三维图形库的海底地形可视化表达,与常用的海底地形绘图软件对比,本文的可视化表达效果比较平滑,颜色丰富,地形层次变化明显,结合光照效果,增加了地形图的立体性。
【图文】：
本文所采取的区域划分方法是均匀分块，即把整个离散点覆盖区域平均划分逡逑成ＭｘＴＶ个子块，每一个地形子块的大小均相同，对应了邋ＭｘＴＶ个数组，每个数逡逑组包含了该区域内点的总数以及每个点的坐标信息，如图２．２所示。逡逑顺逡逑＼逦逡逑ｆ逦邋■．逡逑ｊ逦！逦ｊ逡逑．＊邋＊邋＃邋＊逡逑＃邋？邋．逡逑？邋？逡逑！逦ｉ逡逑．？逦．：逦．邋？邋？邋？邋？邋ｉ逡逑S缅义希俊义希垮澹垮义希殄澹垮危垮澹危垮危殄义希殄危慑义希殄危у危哄澹卞濉鲥危哄危桑哄义蟂缅义希慑危殄义希垮澹澹垮义希垮澹垮义县㈠澹坼危慑澹咤邋五危卞义贤迹玻怖肷⒌闱蚧皱义希疲椋纾玻插澹模椋觯椋螅椋铮铄澹铮驽澹洌椋螅悖颍澹簦邋澹穑铮椋睿簦箦义霞褐愕淖晡恢茫菔剑ǎ玻保┛芍渌诘姆智男杏肓小ｅ义希稿义
本文编号：2649161
【图文】：
本文所采取的区域划分方法是均匀分块，即把整个离散点覆盖区域平均划分逡逑成ＭｘＴＶ个子块，每一个地形子块的大小均相同，对应了邋ＭｘＴＶ个数组，每个数逡逑组包含了该区域内点的总数以及每个点的坐标信息，如图２．２所示。逡逑顺逡逑＼逦逡逑ｆ逦邋■．逡逑ｊ逦！逦ｊ逡逑．＊邋＊邋＃邋＊逡逑＃邋？邋．逡逑？邋？逡逑！逦ｉ逡逑．？逦．：逦．邋？邋？邋？邋？邋ｉ逡逑S缅义希俊义希垮澹垮义希殄澹垮危垮澹危垮危殄义希殄危慑义希殄危у危哄澹卞濉鲥危哄危桑哄义蟂缅义希慑危殄义希垮澹澹垮义希垮澹垮义县㈠澹坼危慑澹咤邋五危卞义贤迹玻怖肷⒌闱蚧皱义希疲椋纾玻插澹模椋觯椋螅椋铮铄澹铮驽澹洌椋螅悖颍澹簦邋澹穑铮椋睿簦箦义霞褐愕淖晡恢茫菔剑ǎ玻保┛芍渌诘姆智男杏肓小ｅ义希稿义
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