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大规模三维地形与等高线融合渲染技术的研究与实现

王龙  
【摘要】:等高线数据作为分析空间现象的有效工具,是三维观测系统中需要高效渲染的重要对象之一,伴随着地震勘探领域工作范围的不断扩大,其控制点数量可达几千万。如何在个人计算机上实现大规模三维地形和大数据量等高线的实时高效融合渲染是业内的一个难点。本文以此为研究重点,基于现有的计算机硬件条件和可视化技术,设计了利用GPU动态控制管线技术实现三维地形和等高线的融合渲染及属性编辑的方法。主要研究内容有:(1)基于GPU编程技术,并结合场景视点和地形多分辨率结构实现高程纹理的生成及其组织调度方法;(2)实现了一种基于GPU的等高线控制点高程快速插值方法,该方法以高程纹理和控制点坐标为输入对象,在着色器中编写插值算法来并行获取控制点实时高程;(3)设计了一种基于GPU的等高线关联场景色标时颜色值计算方法,通过将色标以特定的一维数组形式传入GPU显存,并利用GLSL编写的着色器函数,实现等高线颜色的高效计算;(4)改进了传统的多边形近似算法,该算法根据地形分布情况,动态地设定用于多边形近似的误差阈值,从而使等高线标注均匀有效地显示。本文以实际工程项目为背景,设计实现了三维地形和等高线融合渲染的应用系统,实践表明该技术切实可行,并取得良好效果。


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