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本文研究的重点是要使土方量计算实现可视化,利用计算机可视化技术使被计算的土方体实现三维可视化,让计算者对要量算的土方体的全貌有更加明了的认识,快速直观地从宏观上了解土方体的地形地势变化,使得在二维图形上枯燥抽象的数据运算过程变得直观、生动,增强人们对其的理解;为工程提供及时有效的设计规划。同时,提供一系列工具,使得人们可以通过交互操作,把对抽象数据的计算分析转换为直接进行真实感三维可视化模拟分析。主要的研究内容如下:
1.分析土方量计算在工程中的重要作用以及实现可视化的必要性及其重要意义。概括了目前土方量算的几种常用方法。
2.总结了地面测量、地图数字化、摄影测量、遥感(RS)、全球定位系统(GPS)等采集地形建模数据的各种手段,并研究了基于点的、基于三角形的、基于格网的和基于混合表面建模的四种方法,并重点研究了不规则三角形网格(TIN)和规则格网(RSG)两种主要的地形建模方法,归纳了生成TIN与RSG两种模型的方法,通过综合对比分析与考虑本文采用正方形格网建模,接着对建模过程中经常使用的各种插值方法进行了详细的归类研究。
3.研究了土方计算三维可视化过程中的一些关键技术,包括投影变换、消隐和裁剪、光照模型、纹理映射、模型简化和细节层次模型技术,为后面的编程实现奠定了基础。
4.采用面向对象的VC++6.0语言,结合OpenGL三维图形库,具体介绍了实现真实感三维地形的步骤与方法。并对建模过程中产生的误差及模型的精度和质量控制给予了简要的探讨。
5.最后结合上述的各种理论和方法技术,开发了3Dviewer三维可视化系统,实现了三维真实感地形的可视化,实现了土方计算的可视化。该系统不仅能方便快捷地实现三维场景的动态显示,而且还具有交互式漫游、飞行、缩放、拉伸、旋转等功能。