地形三维可视化
何为地形三维可视化？
地形三维可视化及其绘制技术是指在计算机上对数字地形模型(DisitalTerrainModels)中的地形数据实时地进行三维逼真显示、模拟仿真、虚拟现实和多分辨率表达等内容的一项关键技术，在现实生活中具有广泛的应用价值。ERDAsIMAGINE虚拟地理信息系统(virtualGis)是一个三维可视化工具，给用户提供了一种对大型数据库进行实时漫游操作的途径。它使用户能在虚拟的地理信息环境中交互操作，既能增强或查询叠加在三维表面上图像的像元值及相关属性，还能可视化、风格化和查询地图矢量层的属性信息，能够实现仿真多图层的统一管理、所见即所得的地形景观通视与威胁分析，输出高质量的三维景观图。
为何使用地形三维可视化？
GIS的核心是空间数据库，三维地理空间定位和数字表达是地理信息系统的本质待征。地形数据（如DEM等)作为空间数据库的某个持定结构的数据集合．或所有这些数据集台的总体．被包含在地理信息系统中。成为它的核心部分的实体。显然．对地形空间数据的真三维显示和在二维空间的查问与分析．也是GIS的核心内容之一。目前众多的以高性能工作站为支撑的G1S系统(如ARC／INFO、ERDAS、Genamap等)，已具有一定的地形三维显示功能，但十分薄弱。表现之一是三维图类型局限于线划式或模拟灰度表示，而对计算机图形学中的高真实感三维图形的最新的生成技术并没有及时地取而用之；表现之二是所有的空间操作和分析都在二维图形上进行相显示，缺乏直观效果。
值得一提的是，从远古到现代，地形的三维显示技术(地形三维模型的制作)最直接、最重要的莫过于军事上的应用。从美军50年代的SAGE防空指挥系统．著名的C3I系统，到在海湾战争中起丁重要作用的Terra—Base系统，不难看出，以地形三维显示以及军事地形分析在指挥白动化上的应用，—直是各国军方颁心研究的重要内容。其军营上的应用价值是不言而喻的。
就我国同情而言，在以高性能微机和图形卡上实现地形的高逼真件三维显不以及相应的空间分析等功能，具有普遍的应用价值。
地形三维可视化应用
地形三维可视化应用广泛，如：农田三维地形测量数据处理与可视化、地质环境破坏现状三维景观可视化、水库三维淹没区域分析、公路典型路段中的应用
和城市交通等等。
以下是地形三维可视化在城市交通应用的简要说明。雨洪严重影响城市交通，给人民生活造成很大的影响。应用数字高程模型建立城市三维地形图可以辅助于城市雨洪问题的研究。根据城市的地形状况，利用GIS的空间分析能力，叠加其它图层信息来划分集水小区和汇水面积。在城市排水管网管理信息系统中，分析整理和编写程序提取地形高程点数据伏，Y，Z)，利用数字高程模型进行地形三维可视化分析，建立了整个城市的平面地形分布图和三维地形图(图2、图3)辅助于雨洪的预测预报模型建立，为城市防洪和管网设计提供科学的依据。
个人对地形三维可视化看法
地形三维可视化是一门新技术，随着计算机及图形处理设备性能的不断提高，地形可视化技术的发展应该是:显示方式上向“虚拟现实”方向发展;在数据组织和功能结构上，向地理信息系统(GlS)方向上发展。可以相信，地形三维可视化技术在国民经济和国防建设中的作用将日益重要，其应用前景也是十分广阔的。
参考文献：
[1] 戴立乾,魏也纳. 地质环境破坏现状三维景观可视化的实现[J]. 河南省国土资源科学研究院
[2] 徐青. 地形三维可视化技术[ ]. 测绘出版社
[3] 赵连柱,孙亚军. GIS技术在城市排水管网管理与地形三维可视化中的应用[J]. 北京市侧绘设计研究院
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/6d11050735.html, 数学物理方程三维可视化仿真 作者：江萍杨华军何文森罗志华 来源：《教育教学论坛》2013年第03期 摘要：数学物理方程三维可视化仿真及创新实践训练是《数学物理方法》教学模式改革中的重要内容。本文通过MATLAB程序求解二维菱形晶格光子晶体的电磁场本征值方程，绘制出二维能带曲线，并将结果三维可视化，体现出复杂数学物理问题的物理图像，解决大学生在课程学习过程中理解困难的教学问题，加强大学生编程实践能力和创新能力的培养。 关键词：本征值问题；三维可视化仿真；光子晶体；平面波展开法；能带结构 中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2013）03-0247-03 一、课程背景 《数学物理方法》是理工科学生的基础课程之一，也是科研中常用的基本方法。数学物理方法课程的内容繁多，公式推导繁杂，尽管教材中的例题通常具有明确的物理意义，但是从眼花缭乱的数学表达式中看出其中所表达的物理图像，不仅学生会觉得困惑、枯燥，教师也难免觉得棘手。探索数学物理方法数值化教学的新方法，是数学物理方法课程教学中的一项重要工作，也是数学物理方法教学改革中的重要内容。利用MATLAB数值求解数学物理方程，将传统教学手段与计算机仿真教学相结合，改变只用公式符号教学的模式[1]，令学生对复杂、抽象、烦琐的数学物理问题具有更深刻的理解。本论文旨在进行数学物理方程仿真求解实践训练，着力培养大学生应用数学物理思想解决实际问题的能力。本着“重理论、强实践、突创新”的教育理念，结合科技前沿，以光子晶体的电磁场理论作为实践内容，利用MATLAB对复杂的电磁场本征值问题进行计算机仿真求解，将结果三维可视化，以此来展现复杂电磁场问题的物理图像，对培养大学生创新能力具有重要意义。 二、光子晶体电磁理论基础 在利用分离变量法求解数学物理方程时，最后都归结到求解本征值问题。在用本征函数系展开法解数学物理方程时，也要对所用的本征函数系有较好的理解[2]。所以，各种本征函数 系在数学物理方程课程的学习中有非常重要的地位。周期结构对电磁波的调控是物理学领域的基础问题。光子晶体是由介电常数周期排列形成的一种合成材料，是非均匀介质中少数可以严格遵循电磁理论的新型人工材料。在一定的晶格常数和介电常数条件下，布拉格散射使在光子晶体中传播的电磁波受到调制形成类似于电子的能带结构[3]。利用计算机仿真求解光子晶体 中的复杂本征值问题，可以帮助学生熟悉并更好地掌握本征函数系的性质和求解方法。 1.理想二维光子晶体的结构。假设介电常数为εa，半径为r的介质柱平行于z轴，背景介质的介电常数为εb，在（x，y）平面内的晶格常数为a，θ为相邻基矢a1和a2之间的锐角，
南昌工程学院 毕业设计(论文) 水利与生态工程系（院）测绘工程专业毕业设计（论文）题目ERDAS的三维地形可视化 学生姓名章鹏 班级测绘工程（1）班 学号2011101843 指导教师何湘春 完成日期2015年6月1日
ERDAS的三维地形可视化 The visualization of3D terrain ERDAS 总计毕业设计33页 表格1个 插图16幅
南昌工程学院本（专）科毕业设计（论文） 摘要 随着经济与科学的迅速发展，三维可视化技术渐渐走向成熟，近来越来越受到人们的关注。本文分析了实现三维地形可视化的方法和步骤。将该地形图的高程点文件转换为IMG格式的数字高程模型的文件，然后将其与含该区域的TM影像图进行叠加，从而实现了三维地形的可视化。并在此基础上分析了三维地形可视化的应用。最后总结了在本次研究中所遇到的问题、解决方法以及所取得的成果。 关键词：三维地形可视化ERDAS ARCGIS数字高程模型
ABSTRACT ABSTRACT With the rapid development of economy and science,3D visualization technology gradually mature,recently more and more attention.This paper analyzes the realization method and steps of3D terrain visualization.The elevation of the terrain map file is converted to digital elevation model IMG format file,and then the stack with TM image with the area,so as to realize the visualization of3D terrain. Based on the analysis of the application of3D terrain visualization.Finally summarizes the encountered in this study,the problem solving methods and achievements. Key word：The visualization of3D Terrain ERDAS ARCGIS DEM
交通事故三维模拟演示系统 产品简介 交通事故三维模拟演示系统集成了三维360度全景照相技术、三维虚拟现实动态仿真技术（增强现实技术）为一体，完全满足现在公安系统里现场全景照相、全景三维测量、三维重建、模拟、和分析的应用。是北京金视和科技有限公司集十几年来图形图像和三维仿真领域的尖端科研成果，并结合多年来对公安交通系统的调研数据进行定制化开发的解决方案。 交通事故三维模拟演示系统生成高度逼真的三维场景图片和动画片。把这些全景图片、三维场景、动画片和声音、文字结合，为侦查、技术、指挥人员生成各种三维虚拟案件现场场景的多媒体影音和影像材料。对这些数字化多媒体信息进行分析、演示，并可以在网络服务器上发布、保存、修改案例，其他用户可以通过网络服务器进行查询、观看案例。为案件的侦破、记录、汇报、存档查询，都提供了便利的直观方便。 交通事故三维模拟演示系统是由三维数字化图形软件和360°全自动机器 人拍摄系统组成。是基于图形图像和三维仿真领域的尖端科研成果，并结合多年来对交通事故处理部门的调研数据进行定制化开发的解决方案。 产品特点 交通事故三维模拟演示系统搭载的全景拍摄系统，由高端单反数码相机、精密鱼眼镜头和全自动拍摄云台组成，可以在一分钟内拍摄一组完整的现场全景图片，并以全自动方式进行拼接融合，无须人工干预拼接过程。达到交通事故现场快速全景重建的目的。 在传统的工作流程当中，由于人为、天气等外界因素干扰，事故现场很容易在短时间内遭到破坏和干扰。鉴于事故现场的特殊性，快速、完整、准确的保存事故现场，交通事故现场不可能像刑事案件现场那样长时间保留。交警在记录事故现场时，大多是通过昂贵的单反数码相机，直观的对事故现场进行大量的物证和场景拍摄，在后期分析事故现场时由于照片数量繁多，很难建立起事故现场的形象认知，甚至有可能会漏拍一些关键信息。借助360°全自动机器人拍摄系统将真实交通事故现场的完整的保存下来，可以在撤离交通事故现场后随时在交通事故现场全景图上进行截图、测量和分析。 现场采集物证图像及多场景热点添加在真实的交通事故现场中需要拍摄大量的现场细节图像(车辆痕迹、道路痕迹、现场环境、尸体、现场散落物和遗留物、血迹等)。但大量的现场图片容易让技术人员混淆物证，这对于日后的案情分析来说有重大影响。交通事故三维模拟演示系统的热点添加功能可以将所有采集到的现场细节图像以超级链接方式添加到现场全景图和三维重建现场中，并且可以用鼠标双击放大凸显细节图像，还可以创建文件夹对物证图像进行组织分类、可重命名以及删改细目照片资源，为事故过程分析带来极大的帮助。
4 项目建设技术路线与三维建模方案
朝阳区数字化三维仿真模拟城市管理系统 建设方案
版本控制 修改记录说明
1.概述 1.1.项目建设背景 “数字城市”是城市信息化发展的方向，是数字地球的一部分，三维地理信息是“数字城市”的重要基础空间信息。三维城市的建立能够全方位地、直观地给人们提供有关城市的各种具有真实感的场景信息，并可以以第一人称的身份进入城市，感受到与实地观察相似的体验感。 随着二十一世纪的互联网技术、计算机技术、3S（GIS/RS/GPS）技术、虚拟现实、航空与航天技术等的飞速发展，给地理信息技术手段带来前所未有的变革，利用高分辨率卫星影像以及航空像片，通过对影像的平面、高程、结构、色彩等的数字化处理，按照统一坐标无缝拼接而成可以迅速建立基于真实影象的“三维数字城市”，人们可以直观的从三维城市上判读处山川、河流、楼宇、道路。借助传统平面地图的概念，叠加空间矢量数据，地物兴趣点数据、以及三维模型数据形成可视化“三维数字”城市展示系统。 与传统二维地图相比，“三维数字城市”展示系统突破平面地图对空间描述二维化、三维空间尺度感差、没有要素结构与纹理信息等诸多限制，通过对真实地形、地物、建筑的数字化三维模拟和三维表达，提供给使用者一个与真实生活环境一样的三维城市环境。通过数字化三维仿真模拟城市的实现对城市的管理，把传统的限于二维的城市管理范围扩展到了三维甚至多维的管理范畴，为城市建设、政务管理、企业信息发布与公众查询提供多维的、可持续发展的信息化服务，将大大提高城市整体信息化管理和经营管理水平，并有利于提高公众参与城市管理的积极性和参与性。 1.2.项目建设目标 以先进的技术手段，在三维仿真模拟城市场景中实现朝阳辖区单位、人口、部件、事件、社区绿化等相关信息的管理，进一步提高朝阳区政府城市管理水平，提高居民参与城市管理的积极性。另一方面，能够很好的展现数字朝阳的建设成果。最终为建设和谐朝阳提供技术保障，为数字奥运做出贡献。
上海勘测设计研究院企业标准 Q/SIDRI1XX.XX－2014 三维地形建模技术标准 XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施 发布
目录 前言 ......................................................................................................... I 1 总则 (1) 2 术语 (1) 3 工作环境 (1) 4 数学基础 (2) 5 原始地形图规定 (2) 6 建模规定 (3) 7 成果要求 (4) 8 交付与使用 (5)
前言 本标准是参照SL1—2002《水利技术标准编写规定》进行制订，是我院企业技术标准编写的依据。 本标准由上海勘测设计研究信息与数字工程中心提出。 本标准主编部门：信息与数字工程中心 本标准参与部门：勘测院 本标准主要起草人：方毅 本标准于2014年7月首次制定。
1 总则 1.0.1 目的 为了落实公司的发展规划，推动三维协同设计的应用，提升公司信息化水平，为了保障三维地形建模工作的顺利进行，规范其建模流程，方便后续专业进行三维设计工作，以提高整个团队的工作效率，特制定本标准。 1.0.2 适用范围 本标准适用于所有项目中三维地形模型的建立、应用和管理。 2 术语 2.0.1 DTM Digital Terrain Model，数字地面模型，本公司的三维地形建模就是指建立数字地面模型。 2.0.2 高程 从某一基准面起算的地面点的高度，我国采用的是水准高程，即基准面为似大地水准面。 2.0.3 等高线 指的是地形图上高程相等的各点所连成的闭合曲线。 3 工作环境 3.0.1 使用软件 三维地形建模使用的软件主要是Mircrostation、GeoPak以及AutoCAD。 3.0.2 专业环境 使用GeoPak建立DTM模型时，工作环境执行如下规定：
地形三维可视化 何为地形三维可视化？ 地形三维可视化及其绘制技术是指在计算机上对数字地形模型(DisitalTerrainModels)中的地形数据实时地进行三维逼真显示、模拟仿真、虚拟现实和多分辨率表达等内容的一项关键技术，在现实生活中具有广泛的应用价值。ERDAsIMAGINE虚拟地理信息系统(virtualGis)是一个三维可视化工具，给用户提供了一种对大型数据库进行实时漫游操作的途径。它使用户能在虚拟的地理信息环境中交互操作，既能增强或查询叠加在三维表面上图像的像元值及相关属性，还能可视化、风格化和查询地图矢量层的属性信息，能够实现仿真多图层的统一管理、所见即所得的地形景观通视与威胁分析，输出高质量的三维景观图。 为何使用地形三维可视化？ GIS的核心是空间数据库，三维地理空间定位和数字表达是地理信息系统的本质待征。地形数据（如DEM等)作为空间数据库的某个持定结构的数据集合．或所有这些数据集台的总体．被包含在地理信息系统中。成为它的核心部分的实体。显然．对地形空间数据的真三维显示和在二维空间的查问与分析．也是GIS的核心内容之一。目前众多的以高性能工作站为支撑的G1S系统(如ARC／INFO、ERDAS、Genamap等)，已具有一定的地形三维显示功能，但十分薄弱。表现之一是三维图类型局限于线划式或模拟灰度表示，而对计算机图形学中的高真实感三维图形的最新的生成技术并没有及时地取而用之；表现之二是所有的空间操作和分析都在二维图形上进行相显示，缺乏直观效果。 值得一提的是，从远古到现代，地形的三维显示技术(地形三维模型的制作)最直接、最重要的莫过于军事上的应用。从美军50年代的SAGE防空指挥系统．著名的C3I系统，到在海湾战争中起丁重要作用的Terra—Base系统，不难看出，以地形三维显示以及军事地形分析在指挥白动化上的应用，—直是各国军方颁心研究的重要内容。其军营上的应用价值是不言而喻的。 就我国同情而言，在以高性能微机和图形卡上实现地形的高逼真件三维显不以及相应的空间分析等功能，具有普遍的应用价值。 地形三维可视化应用 地形三维可视化应用广泛，如：农田三维地形测量数据处理与可视化、地质环境破坏现状三维景观可视化、水库三维淹没区域分析、公路典型路段中的应用
工程演示动画属于建筑动画中的一个分支，主要用来展示建筑施工中涉及到的施工方案、工艺、质量、进度、安全等有关技术、规范及管理要求，制作人员既要熟悉施工技术，又要熟练地应用计算机二维动画、三维建模制作等软件。 工程演示能详细、系统、直观、形象的表达和体现建筑施工工艺的各个细节、施工流程、工艺流程、运作原理等，是建筑工程施工的虚拟建造及模拟预演。 工程演示能为施工项目带来非常大的益处，这不仅仅是存在于表面的，通过工程演示动画制作能真实再现施工过程，将每一个施工细节通过工程演示动画制作软件展现出来，应用软件一般使用，工程演示的制作大大提高了施工人员的工作效率，使工程施工变的更加简单，能有效的将施工技术通过工程演示传递给施工人员。 其次，工程演示的制作相比实拍来说更方便，不会受到时间地点人员限制，完全通过多媒体技术来展现，可以突出展示想要表现的细节和重点，通过后期合成和特别效应的处理，使整部工程演示完美逼真。 现在3D动画应用在施工领域的地方越来越多，纵观工程演示动画的发展，未来工程演示的发展趋势必将越来越好。会为更多的施工项目带来方便与快捷。 以动画形式向施工人员、专家、评委展示施工各阶段的施工工艺，技术难点等，适用于施工前后指导培训及安全生产技术交底，用工程演示动画形式向作业人员展示施工中复杂的工艺及安全注意事项，使培训及技术交底更加直观、方便、规范、经济，效果显著。 1直观 打破传统受教形式，在施工前以逼真的动画片形式模拟整个施工过程，强调施工中的技术难点。在施工前展示合理的施工过程，以直观的形式展现给施工人员，视听结合，有更强的感染力。 2节约成本 施工的工程设计阶段往往需要投入大量的人力、物力、财力。运用三维技术在工程设计阶段模拟施工过程，将真实的物质材料表现出来，可以在施工前对施工成本有效控制，节约施工成本，提高预算的准确性。 3简洁 可使施工人员更迅速、准确的掌握输变电工程施工中的重点，便于新工艺的推广和应用。利用新技术提高工作人员对安全风险的认识，对提高施工人员的安全防范意识，防止安全事故发生起到预警作用。 4适用范围广泛 可适用于电网建设工程各参建单位：建设管理单位、电力公司、设计院、送变电、电力科研单位、供电公司等。地产动画、动画制作、工程动画、施工动画、建筑动画。 工程演示动画不仅可以模拟真实的三维空间，还可以产生现实世界不存在的特殊效果。艺虎动画认为现在铁路、公路、桥梁、隧道、建筑等领域已获得广泛的运用，地铁施工动画、隧道施工动画、桥梁施工动画等施工工艺动画制作流程是怎样的呢？ 1、文字脚本设计：把客户的动画需求用文字准确表述 2、动画场景设计：场景中所涉及的模型制作（包括道路、桥梁、隧道、收费站、服务、施工机械以及周边的辅助设施） 3、分镜故事板：根据文字创意脚本进行分镜头制作；
实验三地形三维建模 实验内容： 1、以实测高程点为基础数据，在Cass中制作地形三维模型。 2、以实测等高线为基础数据，在ArcGIS中制作地形三维模型。 主要操作步骤： 1、获取实测高程点的坐标文件数据。（*.dat） 1）使用全站仪、棱镜等测量设备，在指定区域内实测若干高程点，并记录每个高程点的平面坐标及高程。注意：测量高程点时，每个点的间距在5米左右，均匀覆盖所测区域，测站时量测仪器高、棱镜高，输入测站点高程值。高程点数不少于60个。在测高程点的同时，兼顾地物的测量。线性地物数（道路、陡坎、沟渠）不少于5个。 2）实测结束后，将数据转换成Cass坐标文件（*.dat） 在这里以CQSJ.dat数据文件为例 2、在Cass软件将高程点进行展绘，绘制成等高线。将绘制完成的数据保存为DGX.dwg。（本讲义以CQSJ.dat数据为例） 1）打开Cass，导入CQSJ.dat中的高程点 选择“绘图处理—》展高程点”菜单，依次输入绘图比例尺“1:500”，高程点的间距“1”米，即可展绘文件中的高程点。
选择“等高线—》建立DTM”菜单，构建三角网。
再选择“等高线—》绘制等高线”菜单，生成等高线
再选择“等高线—》删三角网”，删去三角网。
3）修饰等高线 在图上标注相应等高线的高程值 4）绘制其他地物（道路、陡坎、沟渠等） 注意：线性地物穿过等高线时，等高线要断开。 5）完成后，保存为DGX.dwg文件。 3、在Cass中进行地形三维建模 使用“等高线—》三维模型—》绘制三维模型”菜单，选择高程点数据文件CQSJ.DAT。 依次输入高程乘系数（默认是1.0，此值是高程值的缩放比例，如果高程值的变化不大，可适当输入较大的系数，三维地形的起伏将比较明显，本例中输入5），输入网格间距（默认是8.0，绘制网格的大小，可根据需要进行调整），选择进行拟合。即可看到地形的三维模型，由于此处的高程乘系数为5，地形起伏得到放大，显得比较明显。
第17卷 增刊2 广西工学院学报 V ol117 Sup2 2006年12月 JOU RNAL O F GUAN GX IUN I V ER S IT Y O F T ECHNOLO GY D ec12006 文章编号 100426410(2006)S220017203 应用M AT LAB进行地理三维地貌可视化和地形分析 唐咸远 (广西工学院土建系,广西柳州 545006) 摘 要:从M A TLAB软件强大的功能入手,讨论了M A TLAB中进行地理三维地貌可视化和地形分析的方法,并展望其在工程中良好的应用前景。 关 键 词:M A TLAB;三维地貌可视化;地形分析 0 引言 M A TLAB的含义是矩阵实验室(M A TR I X LABORA TOR Y)[1],自其问世以来,就以数值计算称雄。其计算的基本单位是复数数组(或称阵列),使得该软件具有高度“向量化”。经过十几年的完善和扩充, M A TLAB现已发展成为线性代数课程的标准工具。由于它不需定义数组的维数,并给出矩阵函数、特殊矩阵专门的库函数,使之在求解诸如信号处理、建模、系统识别、控制、优化等领域的问题时,显得简捷、高效、方便,这是其它高级语言所不能比拟的。 在地理信息系统(G IS)中,地形的三维可视化通常是利用数字高程模型(D E M)来完成的,而D E M最常用表示方法为规则格网,它是将区域空间切分为规则的格网单元,每个格网单元对应一个数值,即高程值。数学上可以表示为一个矩阵,在计算机实现中则是一个二维数组。可见利用M A TLAB处理D E M数据,完成地形的三维可视化分析是切实可行的。 1 M AT LAB软件及其功能 M A TLAB产品家族是美国M ath W o rk s公司开发的用于概念设计、算法开发、建模仿真、实时实现的理想的集成环境,已广泛地应用在航空航天,金融财务,机械化工,电信,教育等各个行业。该软件的主要特点包括: 1)有高性能数值计算的高级算法,特别适合矩阵代数领域;2)有大量事先定义的数学函数,并且有很强的用户自定义函数的能力;3)有强大的绘图功能以及具有教育、科学和艺术学的图解和可视化的二维、三维图;4)基于H TM L完整的帮助功能;5)适合个人应用的强有力的面向矩阵(向量)的高级程序设计语言;6)与其它语言编写的程序结合和输入输出格式化数据的能力;7)有在多个应用领域解决难题的工具箱。 2 利用M AT LAB进行三维可视化和分析 211 D E M数据的输入与存储形式 数据的输入可以采用两种方式:文件输入或屏幕数字化。屏幕数字化即用鼠标在打开的地图影像上单击离散点[2],获得坐标并输入高程值。 收稿日期:2006210212 作者简介:唐咸远(19732),男,广西灌阳人,广西工学院土木建筑工程系工程师。
三维动画的简介与发展 三维动画又称3D动画，它是在电脑中首先建立一个虚拟的世界，设计师在这个虚拟的三维世界中按照要表现的对象的形状尺寸建立模型以及场景，再根据要求设定模型的运动轨迹、虚拟摄影机的运动和其它动画参数，最后按要求为模型赋上特定的材质，并打上灯光。当这一切完成后就可以让电脑自动运算，生成最后的画面。 三维动画技术模拟真实物体的方式使其成为一个有用的工具。由于其精确性、真实性和无限的可操作性，目前被广泛应用于地产、工业、医学、教育、军事、娱乐等诸多领域。 三维动画制作是一件艺术和技术紧密结合的工作。在制作过程中，一方面要在技术上充分实现广告创意的要求，另一方面，还要在画面色调、构图、明暗、镜头设计组接、节奏把握等方面进行艺术的再创造。与平面设计相比，三维动画多了时间和空间的概念，它需要借鉴平面设计的一些法则，但更多是要按影视艺术的规律来进行创作。 三维动画特点：1）、跨越时间、空间的感念，使用计算机可以真实再现任何场景和事件。2）、“只有想不到，没有做不到”，可以实现任何现实或想象的视觉效果。3）、可以制作摄影拍摄中高危险、高成本、无法重现的镜头。4）、独特的视觉表现力，美化内容，彰显个性，能极大地提升企业和项目的形象。 行业应用： 地产业：楼盘、样板间展现 政府：城市规划、大项目展示；城市宣传； 设计机构：设计方案投标；设计成果汇报、演示； 工业：工业产品广告；工业工艺、流程、原理演示； 商业：商业展示、产品宣传 文化：影视栏目包装与特效、历史遗迹复原、科教宣传 其他行业：建筑施工；安全演示等等 三维动画带给客户的价值： 1）、真实、生动的震撼视觉效果 三维技术能够逼真地模拟现实环境或创造常规拍摄所无法实现的场景和事件。从微观世界到宏观世界，从真实空间到想象空间，三维动画都可以出色地表现。 2）、效益与效果倍增——节约成本并极大提高效率 三维技术可以展现项目、产品、设计成果、场景真实的形态或功能，投入较少时间和费用就可以看到成果，使我们可以优化流程、完善设计、提前展现等，进而节约成本提高效率。3）、清晰的说明力 建造一个虚拟的环境对现实世界中的复杂系统进行简化和直观剖析，往往是解决问题的最快捷方式。三维技术能够帮助我们在体验中传达难于解释的信息；再加上互动功能，赋予图像以生命力，使图像和影像能够和人产生“对话”和交流，一个简单的交互和查看，常常就能使抽象和复杂的概念得到深层的理解。 4）、个性化的表现手法 在这个同质化和极度传播的时代，对一个新产品而言，“差异化”意味着成功的一半。而传统的拍摄手法和受众的视听审美疲劳一直不停对抗着。三维技术的出现带来了一个新的创作空间，以耳目一新的手法帮助企业塑造产品差异化。 如何为自己选择优秀的动画公司？ 公司实力：要考虑公司的从业年数、团队规模、实际案例、硬件设备等方面。 技术能力：公司是否有完整的技术团队，是否具备业内一流的技术水平。 保障机制：公司是否有可行的保障机制，确保承接的项目能够按时、高质地完成项目，提供
本科生科研训练计划项目（SRTP）项目成果项目名称：航天器在轨运行的三维可视化仿真 项目负责人：林凡庆 项目合作者：曲大铭侯天翔杨唤晨孙洁 所在学院：空间科学与物理学院 专业年级：空间科学与技术2013级 山东大学（威海） 大学生科技创新中心
航天器在轨运行的三维可视化仿真 空间科学与物理学院空间科学与技术专业林凡庆 指导教师许国昌杜玉军摘要：航天器在轨运行的三维可视化程序设计是建立卫星仿真系统最基础的工作。航天器在轨运行的三维可视化仿真有着重要的意义：它既可以使用户对卫星在轨运行情况形成生动直观、全面具体的视觉印象，又可以大大简化卫星轨道的设计过程。本文首先构建了航天器在轨运行的三维可视化仿真程序的基本框架，然后对涉及到的关键理论与知识，如时间、坐标转换、卫星轨道理论、OpenGL图形开发库等也做了阐述，最后介绍了我们的主要工作和科研成果。我们的主要成果是实现了卫星在轨运行的三维可视化仿真并对原有程序进行了改进。 关键词：航天器在轨运行三维可视化程序设计 OpenGL Abstract：The programmer of three-dimensional visualization on satellite in-orbiting is the utmost foundational work in establishing satellite emulation system. The three-dimensional visual simulation on satellite is of great significance: it assures that users may receive a vivid and direct-viewing and it also can greatly simplify the design process of satellite orbit.The basic frame of three-dimensional visual simulation program on satellite in-orbiting has been set up firstly. then, related essential theory and knowledge such as time system, coordinate conversation, satellite orbit, OpenGL and etc also has been introduced. Lastly, our main work and research results has been introduced. Our main achievement is that we realized the program of three-dimensional visualization on satellite in-orbiting and we improve the original program. Key words：satellite In-orbit movement 3D visualization programming OpenGL 一、引言 当今社会是一个信息的社会，谁掌握了信息的主动权，就意味着掌握了整个世界。而人造卫星是当今人们准确、实时、全面的获取信息的重要手段，卫星的各项应用已经成为信息社会发展的强大动力。而人造卫星的应用是一项高投入、高风险、长周期的活动，仿真技术由于具有可控制、可重复、经济、安全、高效的特点，在人造卫星应用领域以至整个航天领域都起到了重大的作用。目前国际上较常用的卫星仿真软件主要有美国的Winorbit、美国Cybercom System公司研制的CPLAN和AGI公司的STK。其中以STK功能最为强大，界面最为友好，在卫星仿真领域占有绝对领先地位。STK功能虽然强大，但其价格昂贵，源码也不公开，无法自主扩展，并且该软件被限制了对中国的销售，所以中国不得不独立开发适于自己的卫星仿真系统[1]。而且国内目前卫星系统的仿真软件很少，主要有一些大学开发的小型的卫星系统仿真软件，还有北京航天慧海系统仿真科技有限公司开发的Vpp-STK航天卫星仿真开发平台V4.0。总体来说，国内目前在这个方面的技术还相当不成熟，因此研究和自主开发卫星仿真系统意义重大。 仿真可视化，就是把仿真中的数字信息变为直观的，以图形图像形式表示的，随时间和空间变化的仿真过程呈现在研究人员面前，使研究人员能够知道系统中变量之间、变量与参数之间、变量与外部环境之间的关系，直接获得系统的静态和动态特征[2]。 本文首先构建了航天器在轨运行的三维可视化仿真程序的基本框架，然后对涉及到的关键理论与知识，如时间、坐标转换、卫星轨道理论、OpenGL图形开发库等也做了阐述，最后介绍了我们的主要工作和科研成果。
基于LOD的三维地形可视化 摘要本文根据实测地形高程差数据，运用可视化技术中的LOD建模方法绘制具有真实感的三维地形。关键词科学计算可 视化；LOD建模；四叉树 1 引言虚拟现实技术是二十世纪末才兴起 的一门崭新的综合性信息技术，它融合了数字图像处理、计算机图形学、多媒体技术、传感器技术等多个信息技术分支，并且可以逼真地模拟人在自然环境中视觉、听觉、触觉及运动等行为的人机交互技术，其应用领域和交叉领域非常广泛。然而考虑到虚拟现实和交互式可视化等交互式图形应用系统 要求图形生成速度达到实时，而计算机所提供的计算能力往往不能满足复杂三维场景 的实时绘制要求，因而研究人员从软件着手提出多种图形生成加速方法，而 LOD模型就是在虚拟现实技术中经常被采用的一种加 快图形生成速度的主要方法。本文就是利用LOD模型在计算机上精确的重构了地理信息，
实现具有真实感的三维地形。 2 LOD技术概况在运用虚拟现实技术对大规模场景进行绘制时，常见的做法是用大量的三角面片来描述场景中的几何模型，随着描述场景的三角形面片的数目的增多，所绘制的图像质量会越来越高，但是绘制速度也会变得越来越慢，有时甚至会因为绘制的场景过于复杂而出现场景漫游不流畅，画面跳变等现象，这些现象都会严重影响实时绘制的效果。为了解决这一问题，从20世纪90年代初开始，研究人员就在这方面展开了大量工作，而多层次细节模型技术就是在这样的情况下提出并发展起来的。 LOD的基本原理 LOD技术作为虚拟现实技术中的图形生成加速方法，其基本原理是：在不影响画面视觉效果的条件下，通过逐次简化景物的表面细节来减少场景的几何复 杂性利用四叉树这种数据结构方式对原来 的网格数据进行重新划分和组合。网格地形的四叉树分层 在利用四叉树方法进行LOD建模的过程中，其关键就在于怎样对原有的网格数据进
1.1三维可视化仿真系统 当前地理信息系统技术仍以二维信息为主，比较而言，三维地理信息系统技术可以使信息的表现更真实、丰富、具体，而下一代GIS技术的一个主要特点也是支持“数字地球”或“数字城市”概念的实现，从二维向三维发展，从静态数据处理向动态发展，具有时序数据处理能力，因此三维地理信息系统技术与无线通信技术的结合将是未来地理信息技术发展的必然趋势，也将成为未来数字城市建设技术的必然选择。 三维GIS是模拟、表示、管理、分析客观世界中的三维空间实体及其相关信息的计算机系统，能为管理和决策提供更加直接和真实的目标和研究对象。三维GIS是二维GIS技术的延伸和扩展。 基于三维地理信息系统技术，能够实现城市地质灾害相关数据的的数字化、网络化及动态可视化，同时也可作为一个供地质灾害管理预测分析辅助的强大应用平台。 1.1.1电子沙盘框架建设 电子沙盘框架建设基于国际先进的SkyLine三维展示平台，利用DEM与DOM建立大场景的三维模型，实现整个地图大场景的描述，同时集成地质灾害相关信息，实现大场景的立体信息集成和展示，为使用者提供更为丰富的综合信息。 Skyline是一个领先的三维地理信息系统平台，用一个强大的界面，可以把不同的地理数据联系起来，并且可以把它们快速的分发到各个用户。沙盘框架逻辑如下：
1.1.1.1 架构模式 三维可视化仿真系统采用当今社会最流行也最实用的B\S架构，此架构降低了最终用户的维护和升级成本。 服务器端的配置：TerraExplorer Pro + TerraGate + internet License。 客户端的配置：TerraExplorer Viewer + IE6.0或以上。 开发环境：开发工具(Microsoft Visual Studio .NET 2003/2005 C#) + 客户端脚本语言（javascript/jscript）+ 编辑工具(UltraEdit/Editplus)。 Skyline软件体系结构如下图所示： 图错误！文档中没有指定样式的文字。-1 Skyline软件体系结构图总的架构来分，Skyline分为三个模块。 数据合成模块TerraBuilder家族,它分为三个级别:单机版（TerraBuilder）、企业版（TerraBuilder Enterprise）、直连（DirectConnect）。他们三个之间的区别
三维互动平台系统 1.系统概况 三维互动平台以三维影像、二维动画、互动行为集合的展示系统，通过三维仿真技术及友好简单的操作界面，清晰全面进一步提高房地产营销效果，从传统的人与人交流，转变为人与信息的互动，让消费者获取开发商已设定的商业内容。 ［系统概念］互动展示系统集合了三维影像、二维动画、室内虚拟现实、互动行为等等多种媒体展示优势的互动传播平台。并将重点放在全面整合讯息传播方式，并提供有效的互动行为，在设定的媒介渠道上让消费者获悉自己想要的咨询。 ［系统平台］新媒体交互操作，全新的展示手段吸引看楼者，颠覆常规营销宣传手法，建立开发商与消费者沟通新渠道，它是连接销售人员和顾客的桥梁。 手指触及之处每每带来新意，在互动之间获悉一切讯息。 ［产品优势］拥有动画的精美画质、沙盘的全局感受和三维游戏的全方位互动体验。直观、全面、身临其境地体验室内装修、建筑外观设计，进一步提升产品整体形象。
2.系统开发 在三维互动平台系统建设中，我们结合强大的三维资源，以高度仿真三维视觉技术呈现产品的建筑空间设计；系统展示效果不再是以往的静态静止图，结合多媒体触摸屏技术，我们采用了更多互动行为，从城市区域沙盘到户型室内空间都以三维景观仿真技术实现，通过手指拖动可360度观看沙盘及建筑各个角度，在室内空间方面三维仿真技术更是细腻逼真，每个细节真实、全面，形如亲临现场；信息处理方面，摆脱以往信息系统的单一文字表格形式和单一按钮点击操作，信息以视像化归类处理，架构清晰明了，以手指拨动操作选择相关信息更添趣味性。 ［系统功能］互动系统以实景图片、效果图、影像视频、文字资讯等多种媒体结合形式对产品进行介绍：包括城市区域沙盘、项目建筑沙盘、标准户型展示、室内虚拟漫游、商家楼书互动，通过菜单操作方式，可自由进行操控，自主选择阅读内容，交互体验简单明了，精准无误。
利用Smart3D建模软件生成三维地形过程本篇经验将和大家介绍以一组无人机倾斜摄影照片为原始数据，通过Smart3D 建模软件，重建生成三维地形的过程，希望对大家的工作和学习有所帮助！ 工具/原料 ?包括Smart3D建模软件 ?一组垂直拍摄而且多角度、重叠度满足重建要求的航片 ?航片对应的pos数据文件 概况 关于通过无人机航拍的照片，照片进行三维重建生产模型，一些情况下照片中是自带有GPS数据信息的，而另一些情况则是会导出一组无定位信息的照片和对应的pos数据文本。 前者我们直接新建区块，把照片直接导入给软件跑出结果就ok了。 那么，这次我们主要来谈论研究第二种情况，即照片和pos分开的情况。 END 区块导入表格的编辑 区别于第一种情况我们需要编辑下导入区块的表格，我们将照片的文件路径、参考坐标系、传感器的基本信息等信息嵌入到这个表格里，通过它来实现对照片和pos信息数据的导入。后面的操作处理是跟直接导入照片的方法是没有差别的。 首先，我们看到原始数据的文件夹如下图所示，包括一组照片和相应的pos 文件，如下图所示：
1. 2 可以看到，这个pos数据是以文本文档的形式存在，如下图所示： 3 而在导入区块的过程当中，我们需要导入Excel表格，那么，这时需要运用一定的办公软件的技巧将其转换为Excel表格，这个表格需要包含如下图的4个工作表，如下图所示： 4 结果如下图所示： 5 Photogroups工作表中，名称列需要与照片工作表的PhotogroupName一致，如下图所示：
6 Photos工作表的编辑结果，如下图所示： 2.7 控制点工作表中，由于无人机航拍的区域不是很大，且对于建模成果的精度没有设定范围，追求建成模型的速度，我们本次先不设控制点，很多朋友都是误把照片放到了这个工作表中，致使处理出现问题，需要注意一下。编辑结果，如下图所示： 8 Options工作表中，是坐标系和照片路径的信息，设置如下，如下图所示：
《地形模型的三维可视化》程序设计 一、题目 请用OpenGL图形库，编制程序实现地形模型的三维可视化，并进行地形模型的纹理设置，并可以通过键盘进行交互操作（移动和旋转）。 （注：给定的地形模型数据是已经建好的不规则三角网。） 二、提交资料 1．程序的详细步骤和所有相关数据； 步骤：①录入三角形数据 ②获得地形的范围 ③绘制三角网 ④设置纹理坐标 ⑤计算参考点的位置 ⑥移动 相关数据文件：数据文件DHS.dat 三角网文件DHS.tri 图片文件TERRAIN.BMP 2. 程序清单(包括程序说明)； #include "stdafx.h" #include
}POINTXYZ; //三角形结构定义 typedef struct { long id; //三角形号 long p[3]; //三角形三个顶点的序号 long xl[3]; //拓扑关系 }TRIANGLE; //顶点变量 POINTXYZ *pPt; //三角形变量 TRIANGLE *pTri; //顶点总数 int iTotalNum; //三角形总数 int iTotalTriNum; //外围结构 typedef struct vrtagBOX { double minx; double miny; double minz; double maxx; double maxy; double maxz; }vrBOX; //外围结构 vrBOX _box; unsigned int m_nID; //存储纹理的索引号 int m_nWidth; //纹理图片的宽度 int m_nHeight; //纹理图片的高度 float (*_ptexture)[2]; //存储三角网的纹理数据 //视点参考点的偏移量 double lookx, looky, lookz; //移动的速度 float _speed; //垂直方向视点和所要看实体的间的距离
三维地形的模拟生成方法研究 朱梅 摘要：地形是自然界最复杂的景物之一，三维地形的模拟是可视化系统中最基本也是最重要的技术之一。分形地形的生成是三维自然景物的模拟的重要组成之一，本文从三维地形的生成方法入手，重点介绍了基于分形技术的三维地形的模拟生成相关技术．以分形技术中的一维中点位移法、二维中点位移法为基础，引出了Ｄｉａｍｏｎｄ－Ｓｑｕａｒｅ算法，并介绍了使用该算法生成三维地形的过程。 关键词：三维地形模拟可视化真实地形分形 随着仿真技术和虚拟现实应用需求的不断提高，具有真实自然视觉效果的虚拟环境建模技术正发挥着越来越重要的作用，而自然景物如地形、植物、云烟、水火、海浪等的建模则是其中不可或缺的一个方面．其中，尤以地形的建模在实践中有很强的应用需求，如军事演习及训练、军事仿真视景系统开发、基于遥感和卫星图像的大范围虚拟环境自动建模等。三维地形的生成技术在飞行模拟或背景纹理图制作及三维动画制作和三维军事地图等多种技术中得到广泛应用。 地形是自然界最复杂的景物之一，三维地形的模拟是可视化系统中最基本也是最重要的技术之一。 地面的模拟可以分为两类:真实地形与模拟地形。真实地形是现实世界中真实地形的再现，具有非常高的真实度，必须采用真实世界中的具体数据来构造。模拟地形一般采用随机生成或分形法生成，采用这种方法生成的地形也很美观，生成的速度也很快。 三维地形的生成方法可分为三种：基于真实地形数据的地形生成和实时显示，基于真实地形数据建模构造场景的常用方法是采用数字地面模型和数字高程模型。数据获取有难度，而且数据量大，绘制速度对环境设备要求较高；基于随机方法数据拟合的地形仿真，最简单且常用的一种地形建模方法，是由稀疏分布点的高程值构成一些简单的三角形平面，形成地形框架。这种方法渲染速度很快，但地形的真实感会打很大的折扣；基于分形技术的地形生成仿真，其中地形完全由分行算法生成或半自动生成。 分形几何学是一门以不规则几何形态为研究对象的几何学。它能够逼真地显示自然景物，对自然现象的真实绘制和建模起着重要的作用。在自然物体不规则形态背后都有一定规则性，比如海岸线、山脉、云、河流等都可以用分形方法建模，相比其他景物，地貌形态是研究的重点内容。 基于分形技术的地形生成仿真主要是利用了分形的自相似原理，用递归算法使复杂的大块地形可用简单的小块特征地形经过一定的规则来生成。分形地形建模大致可归纳为泊松阶跃法、傅立叶滤波法、中点位移法、逐次随机增加法和带限噪声累积法等5类。用分形法进行自然景物建模能有效的表达自然界中许多非线性现象，也是迄今为止能够描述真实地形的最好的随机过程。一般用于非真实感地形的模拟。 二维空间中的分形插值算法是通过在平面上划分正方形网格，随机给四个角点的颜色；然后根据4个角点的颜色的平均值，产生中点M的颜色；根据A、B、M点和网格外一虚拟点取平均，得到边中点E的颜色，根据B、C、M点和网格外一虚拟点取平均，得到边中点F的颜色，同理取得G、H的颜色；根据小正方形BEMF四角点颜色的平均，取得小正方形中点以及边中点的颜色；以此类推；再通过递归，使正方形网格不断细化，直到达到预期的递归深度。