三维地形的可视化技术

DEM数据的主要应用及原理1. 什么是DEM数据DEM（Digital Elevation Model）是数字高程模型的缩写，指代地理信息系统中描述地球或其他天体表面的数字化表达方式。

DEM数据常用于地形分析、地貌模拟、山脉建模等应用。

DEM数据以栅格形式表示，每个栅格单元都有一个高度值，表示该点的地面高度或海底深度。

2. DEM数据的主要应用2.1 地形分析DEM数据在地形分析中起到了至关重要的作用。

通过DEM数据，可以计算地表坡度、坡向、流域分析等。

这些分析结果对于土地利用规划、水文模拟、自然灾害评估等工作具有重要的参考价值。

2.2 地形模拟DEM数据能够用于地形建模和地貌模拟。

通过DEM数据，可以生成真实的三维地形模型，用于景观设计、视觉效果展示等领域。

2.3 自然资源管理DEM数据可用于自然资源管理。

通过分析DEM数据，可以确定适宜农业、林业、牧业等利用的地区，优化资源配置。

此外，DEM数据也可用于分析地下水资源分布和流向，指导水资源利用规划和管理。

2.4 地理信息系统应用DEM数据是地理信息系统中的重要数据源之一。

在地理信息系统应用中，DEM数据常用于地形分析、可视化、导航、地图制作等领域。

3. DEM数据的获取原理DEM数据的获取方法多种多样，常见的包括： - 3.1 传统测量方法传统测量方法是通过实地测量手段来获取地面海拔高度数据。

这些方法包括全站仪、测量仪器等。

• 3.2 遥感技术遥感技术是通过遥感卫星或飞机等载体，利用传感器对地球表面进行观测，并获取DEM数据。

遥感技术可以快速获取大范围的高程数据，对于地形分析和地形模拟具有重要的作用。

• 3.3 激光雷达技术激光雷达技术利用激光束对地表进行扫描和测量，获取地面高程数据。

这种技术具有高精度、高分辨率的特点，广泛应用于城市建设、交通规划、防灾减灾等领域。

• 3.4 其他方法除了上述方法，还有一些其他方法可以用于获取DEM 数据，如GPS测量、高程插值算法等。

《大规模三维地形构建的关键技术研究》一、引言随着科技的不断进步，三维地形构建技术已经成为了众多领域的重要应用之一。

大规模三维地形构建技术更是其中的关键技术，它不仅可以用于地理信息系统、城市规划、军事侦察等领域，还可以为虚拟现实、游戏制作等提供真实的地形数据。

因此，对大规模三维地形构建的关键技术研究具有重要的理论和实践意义。

二、三维地形构建技术概述三维地形构建技术是指通过一定的技术手段，将实际地形数据转化为三维数字模型的过程。

它主要包括数据获取、数据处理、三维建模等关键技术环节。

其中，大规模三维地形构建技术需要处理的数据量巨大，对算法的效率和精度有着极高的要求。

三、关键技术研究1. 数据获取技术数据获取是三维地形构建的首要步骤，其准确性和完整性直接影响到后续的处理和建模。

大规模三维地形构建需要获取海量的地形数据，因此需要采用高效、准确的数据获取技术。

目前常用的数据获取技术包括激光雷达扫描、卫星遥感、无人机航测等。

其中，激光雷达扫描技术可以快速获取高精度的地形数据，但成本较高；卫星遥感和无人机航测则可以获取较大范围的地形数据，但精度相对较低。

因此，在实际应用中需要根据具体需求选择合适的数据获取技术。

2. 数据处理技术数据处理是三维地形构建的关键环节，它主要包括数据预处理、数据配准、数据滤波、数据分类等技术。

在处理大规模地形数据时，需要采用高效的算法来提高处理速度和精度。

例如，可以采用基于GPU加速的并行计算技术来加速数据处理过程；同时，还需要采用合适的数据配准和滤波算法来提高数据的准确性和一致性。

3. 三维建模技术三维建模是将处理后的地形数据转化为三维数字模型的过程。

目前常用的三维建模技术包括基于规则的建模、基于统计的建模和基于机器学习的建模等。

在大规模三维地形构建中，需要采用高效的建模算法来保证模型的精度和效率。

此外，还需要考虑模型的优化和压缩，以便于后续的应用和传输。

四、研究进展与应用前景近年来，大规模三维地形构建的关键技术研究已经取得了重要的进展。

地形级实景三维制作流程地形级实景三维制作是一种基于实际地形数据和真实照片进行建模和渲染的过程，旨在创建出逼真的三维场景。

本文将介绍地形级实景三维制作的流程，并分为数据收集、建模、纹理贴图和渲染四个主要步骤进行讲解，希望能对读者有所启发。

一、数据收集数据收集是地形级实景三维制作的第一步，它是建模工作的基础。

常见的数据收集方式有以下几种：1.测量工具：使用测量工具进行实地测量，获取地形的海拔、坡度、高程等数据。

2.遥感数据：利用卫星、飞机等遥感数据获取器，获取高分辨率的地形图像和卫星测绘数据。

3.激光扫描：用激光扫描仪进行地形扫描，获取精确的地形数据。

4.数字高程模型（DEM）：使用DEM数据集，以数字高程模型的形式提供地形数据。

二、建模建模是地形级实景三维制作的核心部分，它涉及到将收集到的地形数据转换为可视化的三维模型。

建模可以分为以下几个大的步骤：1.地形平滑：根据收集到的地形数据，使用平滑算法将地形数据中的高低起伏转化为平滑的曲线。

2.高程调整：根据实际地形数据，对地形模型进行高程调整，确保模型与实际地形相匹配。

3.地貌细节：根据实地调查和遥感数据，增加地形模型的细节，如山脉、峡谷、河流等。

4.三维模型：根据建模需求，使用专业建模软件（如3ds Max、Maya等）创建三维模型，如建筑物、植被等。

5.碰撞检测：对建立的三维模型进行碰撞检测，以确保模型的稳定性和可用性。

三、纹理贴图纹理贴图是地形级实景三维制作的重要一环，它能使模型更加逼真。

纹理贴图可以分为以下几个步骤：1.纹理收集：收集地形实景数据、卫星照片、飞行影像等，作为纹理来源。

2.纹理处理：使用图像编辑软件，对收集到的纹理数据进行处理，如去除噪点、颜色校正等。

3.纹理映射：将处理后的纹理数据映射到三维模型上，使其与地形模型相匹配。

4.纹理融合：对不同纹理层进行融合，使得过渡自然，地形更加真实。

5.镜面反射：根据光照的角度和纹理贴图的特性，为模型设置镜面反射效果，增强真实感。

Unity3D支持的DEM地形三维可视化表达技术实现作者：陈淑姝甘淑来源：《软件导刊》2018年第01期摘要：近年来，三维地形可视化、三维空间分析已经成为三维地理信息系统领域的前沿问题。

为改正传统GIS中面三维将高程坐标仅仅作为附属坐标而导致无法构建地形真三维模型，同时也无法提供地下信息的缺点，基于Unity3D游戏引擎和ArcGIS平台，采用任意地形灰度图为数据源，将灰度图转化ASCII栅格文件读入Unity3D中，最终利用Gameobject中Cube元素，实现了DEM中规则格网模型的真三维展示，利用Gameobject的Mesh元素，采用顺时针索引数组实现了DEM中TIN的真三维展示，由于U3D引擎具有独立的Y坐标（在U3D中高程坐标以Y轴表示）特性，使其能够创建真正意义的真三维模型，同时可以在摄像头上添加镜头旋转脚本以实现模型的360度浏览。

关键词：地理信息系统；三维；真三维；DEM；Unity3DDOIDOI：10.11907/rjdk.172439中图分类号：TP317.4文献标识码：A文章编号文章编号：1672-7800（2018）001-0208-04Abstract：In recent years， 3D terrain visualization and 3D spatial analysis have become the front problem of GIS. For solving the disadvantages in traditional GIS that elevation coordinates just as subsidiary coordinates. This causes the true 3D model of terrain can not be constructed and could not retrieve the information of underground. The DEM model is generated by Unity 3D and ArcGIS platform， turning random gray scale map into ASCII raster file then import it into Unity3D. The Grid of DEM is generated by the Cube of Gameobject and the mesh of Gameobject employs clockwise index array to create the TIN of DEM， due to Y coordinates in Unity 3D is independent （elevation coordinates are represent by the Y axis）， the true 3D model can be constructed at the same time adds the camera rotation script to main camera can see the model 360 degree.Key Words：GIS； 3D； true 3D； DEM； Unity3D0引言随着计算机技术、空间技术和现代信息基础设施的发展，地理信息系统已拓展到测绘、土地、环境、交通等各个领域，发挥着日益重要的作用[1]。

三维地质建模技术方法及实现步骤三维地质建模是基于实地采集的地质数据，通过计算机技术和地质知识，将地质对象在计算机环境中进行模拟和可视化呈现的过程。

它主要用于地质勘探、资源评价和地质灾害预测等领域。

下面将介绍三维地质建模技术的方法以及实现步骤。

一、三维地质建模技术方法1.数据采集：通过地质勘探和测量技术，获取地质数据，包括地质剖面、地下水位、岩性、构造等。

数据采集应选择合适的刻度、密度和时刻，以保证三维模型的准确性和真实性。

2.数据预处理：对采集到的地质数据进行预处理，主要包括数据清洗、数据调整和数据融合等。

数据清洗是指对数据中的异常值和噪声进行处理，以保证数据的可靠性。

数据调整是指对不同数据之间的尺度、坐标和分辨率进行调整，以便进行统一处理。

数据融合是指将不同类型的数据进行整合，获得更准确和全面的地质信息。

3.数据分析与处理：根据采集到的地质数据，利用地质统计学、地质物理学和地质学模拟方法等进行数据的分析与处理，以获得地质对象的空间分布特征和属性参数。

这些分析和处理的方法包括：无标度变异函数、地质统计学插值方法和多点模拟等。

4.三维网格建模：根据地质数据的特征和属性，选择适当的三维网格建模方法。

常用的三维网格建模方法包括地形插值、体素网格建模、几何模型和随机模型等。

其中，体素网格建模是最常用的方法之一，它将地质对象分割成一系列的体素元素，用来表达地质体的几何和属性特征。

5.模型验证与修正：通过与实际地质观测数据进行比对，验证三维地质模型的准确性和可靠性。

如果发现模型存在误差或不合理之处，需要通过调整和修正模型，使之与实际情况相符。

6.可视化与分析：利用计算机技术和三维可视化软件，将三维地质模型进行可视化呈现。

通过对模型进行旋转、放大和镜像等操作，可以观察和分析地质对象的空间形态和内部结构，以提供决策依据和技术支持。

二、三维地质建模实现步骤1.数据采集：根据实际的地质勘探任务，选择合适的地质探测技术和设备，进行野外地质数据的采集。

地质体三维建模方法与可视化技术现状研究引言近年来，针对地学系统的三维地学空间建模已成为3D GIS (Geographic Information System)和3D GMS(Geosciences Modeling System)的研究热点和难点[1,2,3]，其实质是在三维建模的基础上对地质体对象的虚拟展观。

地质体通常是指地壳内占有一定的空间和有其固有成分并可以与周围物质相区别的地质作用的产物。

地质体可由各种类型的数据表述，如钻孔数据、地形数据、岩石和土壤数据、地球物理和水文数据等[4]。

地质体三维建模，就是基于三维的环境，利用地质统计学，结合空间信息管理技术和预测技术，对地质体进行三维空间构建，并对其进行地质解释。

它是由地质勘探、数学地质、地球物理、矿山测量、矿井地质、GIS、图形图像和科学计算可视化等学科交叉而形成的一门新兴学科。

自加拿大学者Simon. W. Houlding 于1993年提出三维地质建模(3d Geoscience Modeling)的概念[5]以来，很多人都在致力于三维数据模型的研究，地质体三维建模随即得到了快速的发展，到现在已经形成了一系列的理论与方法。

按Rongxing Li [6]的研究，构建三维地质数据模型的方法可分为表面建模法和实体建模法两大类[7]，其核心是数据结构。

至此，表面建模相对较成熟，而实体建模正处于热研究状态。

1 地质体三维建模方法国内外在地质体三维建模这一领域研究十分广泛，但其中最关键的技术之一是对建模方法的研究，其关键点在于如何将数值数据映射到几何空间[8]。

目前应用到的数据建模方法有几十种，主要可归纳为基于体的建模方法、基于面的建模方法、基于混合的建模方法、基于泛权的建模方法及基于地质统计的建模方法[9]。

1.1 基于体的建模方法基于体的建模方法[10]是通过3D空间的体元分割和真3D实体表达来实现的。

体元的属性可以独立描述和存储，因而可以进行3D空间操作和分析。

第ｌ６卷第４期　２００９年１２月　辽东学院学报（自然科学版）　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｅａｓｔｅｒｎ　Ｌｉａｏｎｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　Ｖｏ１．】６　ＮＯ．４　

Ｄｅｃ．２００９　

【信息科学与工程】　基于３　Ｓ技术的丹东市帽盔山三维地形可视化　张春鹏，东小楠　（辽东学院城市建设学院，辽宁丹东１１８００１）　

摘要：文章以丹东市帽盔山１：１０　０００地形图为基础，在ＡｒｅＧＩＳ软件中建立其ＤＥＭ，结合高空间分　辨率遥感卫星ＱｕｉｅｋＢｉｒｄ的正射影像作为三维表面的纹理信息，通过二者的叠加，在ＥＲＤＡＳ　ＩＭＡＧＩＮＥ软　件中实现了研究区域的三维地形立体显示。　关键词：ＤＥＭ；ＡｒｃＧＩＳ；ＥＲＤＡＳ　ＩＭＡＧＩＮＥ；　中图分类号：ＴＰ３１７．４　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７３—４９３９（２００９）０４—０３２５—０３　

人类的许多活动都与地形有关系。长期以来，　人们采用等高线表示地球表面起伏变化，并绘制成　纸质地形图，但这种表示方式无法真实地表现地形　的三维形态，非专业人员较难理解。因此，随着计　算机图形学和信息处理技术的发展，以“数字地　形”为基础的“虚拟现实”、“三维地形立体显示”　等已成为当前学者们研究的热点，并广泛应用于政　府辅助决策、防洪减灾、地形勘查、水电工程规划　选址、环境评估等多个领域…。　３Ｓ技术是遥感技术（Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ）、地理　信息系统（Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ）和全　球定位系统（Ｇｌｏｂａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ）的简称。　ＡｒｃＧＩＳ作为应用最广泛的ＧＩＳ软件之一，可完成　大量矢量数据、影像数据的管理，对多种数据进行　融合、转换和建立拓扑关系。ＥＲＤＡＳ　ＩＭＡＧＩＮＥ是　功能强大的遥感图像处理系统，不但能较好地处理　栅格数据，而且与ＡｒｃＧＩＳ数据格式可无缝兼容，　跨平台数据处理和数据交换，并提供了多种动态观　察功能，从而可高效快捷地创造一个虚拟三维真实　世界。　１　数据来源　文中采用帽盔山地区１：１０　０００地形图为基础　数据，图中采用１９５４北京坐标系，通过扫描仪进　行栅格化处理，在ＡｒｃＧＩＳ软件环境下进行数字化，　属性编辑等工作。用于叠加的遥感数据是２００２年　９月接收的丹东市区快鸟卫星ＱｕｉｃｋＢｉｒｄ影像，其　全色波段影像分辨率为０．６１　ｍ，数据预处理时，　选取均匀的地面控制点进行几何精校正，图中的投　影参数设定为：ＵＴＭ　ＷＧＳ　８４　Ｎｏｒｔｈ，采用横轴墨　卡托投影，这是一种横切圆柱等角投影，分为３度　带和６度带两种投影方式，在中央经线处没有任何　变形，同一条经线上，纬度越低，变形越大，在同　

国内外空间信息三维可视化数字地球软件介绍与比较来源：skyline中国社区空间信息技术，又称为地理空间信息技术，是遥感、地理信息系统、全球卫星定位系统与通讯技术、网络技术的综合集成，是将空间对地观测信息的获取、处理、分析、应用结为一体的信息技术体系。

人们认识到的空间世界是三维的，因此空间对地观测信息在本质上有别于其他信息的显著特性：地域性(territorial)、多维结构特性(multidimensional structure)和动态变化特性(dynamic changes)。

如果仅仅采用传统二维数据描述空间世界，会有大量多维的空间数据无法得到利用，于是，人们越来倾向于研究空间信息三维可视化系统技术。

与此同时，二维数据模型与数据结构理论和技术的成熟，图形学理论、数据库理论技术及其它相关计算机技术的进一步发展，也为三维空间信息技术的飞速发展作好了铺垫。

另一方面，随着客户对于应用系统三维功能的需求越来越强烈，具有处理三维数据能力的三维空间信息技术日益显示出强大的生命力。

500年前，葡萄牙著名的航海家和探险家麦哲伦从西班牙出发，绕过南美洲，发现麦哲伦海峡，横渡太平洋，环绕地球一周再到西班牙，完成了人类首次环球航行。

麦哲伦的勇敢的实践无可辩驳地证实了地圆学说，为人类揭开了地球的神秘面纱，是人类第一次“真正发现了地球”。

如果说首次环球航行对于发现和认识地球有极大意义，那么如今空间信息技术的诞生更是赋予了人类前所未有的力量，在掌上翻转地球。

空间信息技术时代的来临，改变了人们获取信息的方式，而这种改变比起有史以来其他任何一种发现发明带来的变革都更加的深刻。

自八十年代末以来，空间信息三维可视化技术一直就是业界的研究热点，尤其是近几年，国内外相关技术的研究呈现出了前所未有壮丽情景。

国内外科研机构和企业纷纷认准了三维空间技术的良好发展势头，进行了跨学科、跨领域合作研究和三维技术攻关，研发了一批各具特色的优秀产品。