数字地貌晕渲理论与技术的研究

【摘要】：数字地貌晕渲的完美实现是数字制图技术发展到一定阶段需要尽快解决的课题。本文围绕计算机环境下数字地貌晕渲实现的理论与技术展开了深入的探讨，建立起数字地貌晕渲的相关理论和方法，对其技术过程进行了全面系统的研究，对地貌晕渲自动实现的智能化方法进行了探讨，在此基础上研制了数字地貌晕渲的软件系统，并进行了大量的实际应用。主要工作如下： 1．建立了数字地貌晕渲相关理论。在总结传统地貌晕渲方法的基础上阐述了数字地貌晕渲的相关理论，对数字地貌晕渲给出明确的定义，提出其实现思想及系统框架；对数字地貌晕渲实现的关键技术进行了具体分析；探讨新的技术条件下制图人员应该完成的技术和观念转变。指出应对以往手工制图条件下所形成的地貌晕渲效果的评判标准进行适当的改变，顾及和客观认识计算机制图的特点，充分看到数字地貌晕渲技术的优越性。 2．对数字地貌晕渲实现的数据支撑进行了系统研究。建立了地貌表示方法结构层面的理论；探讨数字地貌晕渲对数字地面模型提出的要求；针对地貌晕渲图的制作，提出基于地形结构特征的地貌模型构建方法是得到高质量数字地貌晕渲图的必要方法；提出基于小波理论的DEM数据综合化简及不同质量DEM数据融合的处理方法。 3．系统阐述数字地貌晕渲的实现方法与技术步骤。设计数字地貌晕渲图生成时的光照模型，总结不同制图区域光源的调整与使用方法；实现对数字地貌晕渲图进行数学基础控制及图像变换计算的方法；建立彩色地貌晕渲色彩设计的基本方法。实现对计算机环境下几种色彩模式的使用及相互转换机制，给出色彩设计的具体实例。 4．提出使用算法模拟手工晕渲中部分专家经验来获得更佳晕渲效果的途径，设计使用人机交互工具对数字地貌晕渲图进行完善和优化的方法；提出实现晕渲图制作智能化的关键是将专家知识和专家经验转化为计算机能够自动处理的知识，基于此，研究自动地貌晕渲的知识表示，提出基于规则和基于模型的地貌晕渲知识表示方法，以及知识表示系统的框架。 5．根据生产实践，对运用数字地貌晕渲技术完成的几个具体实例做详细的介绍与分析，为类似晕渲图制作提供完整的思路与方法。