数字高程模型_第五章DEM可视化表达要点.ppt

数字高程模型 5.1 DEM可视化表达概述 DEM实现了地形表面的数字化表达，但信息隐含，地形可读性差---需要一种技术以增强DEM的地形表达效果，即DEM地形可视化技术---以DEM为基础实现对地形的直观表达。 5.1.1 地形可视化概念 可视化　可视化（Visualization）是指运用计算机图形图像处理技术，将复杂的科学现象、自然景观以及十分抽象的概念图像化，以便理解现象，观察其模拟和计算的过程和结果，发现规律和传播知识。　可视化是信息的直观表达，其目的是为了使人们更容易理解数据和信息的意义。　　 根据可视化技术的特点及其对象可视化可分为： 科学计算可视化（visualization in science computing） 与信息可视化（visualization in imformation） 科学计算可视化： 是指运用计算机图形学和计算机图像处理技术将科学计算过程中的数据及其计算结果的数据转换为图像，在屏幕上显示出来并进行处理。 它涉及到三维数据场的可视化、计算过程的交互控制与引导、图像生成与图像处理的并行算法、面向图形的程序设计环境、图像传输的宽带网络和协议以及虚拟现实技术等。 科学计算可视化的核心是将三维数据转换为图像，实现三维数据场的可视化，它涉及到标量、矢量的可视化、流场的可视化、数值模拟及计算的交互控制、海量数据的存储、处理及传输、图形及图像处理的向量及并行算法等。 科学计算可视化的应用：医学医疗、地震勘探、气象预报、分子结构、流体力学、有限元分析、天体物理、海洋观察、地理信息、洪水预报、环境保护等社会经济与自然的各个方面，并发挥着重要的作用。 信息可视化是一种帮助人们表现数据或挖掘数据隐含信息的手段，目的是辅助人们得出某种结论性的观点。 科学计算可视化是指空间数据场的可视化，而信息可视化则是指非空间数据的可视化。 信息可视化的研究内容： 包括层次信息结构可视化、多维数据结构可视化、时空数据结构可视化、网络运行状态可视化、分布环境算法可视化、网络浏览历史可视化等。 其应用领域现已延伸至超级计算机性能评价、网络运行状态监控、海量数据存储结构监控、地理、人口、矿产和市场等方面。 地形可视化　地形可视化主要研究基于DEM的地形显示、简化、仿真等内容，是计算机图形学的一个分支，属于科学计算可视化的范畴。 传统地形表达方式：等高线地形图、剖面线、沙盘等---直观性差、制作费时 近代地形表达：以三维地形模拟和表达为基本特征，伴随着计算机技术的发展而发展--经历了三维地形图、实体图（模拟灰度图）三维地形图、高度真实感三维地形图三个阶段。 计算机图形学发展初期：只能绘制以线划符号表示的三维地形图，一般采用透视变换原理，按剖面方向消隐，地形表面没有经过光照模拟处理，虽然其地形起伏的立体感较强，但内容单调、信息贫乏、真实感差。 20世纪60年代末以来：引用光照模型，绘制具有表面明暗灰度连续变化的地形实体模型图，其立体效果比三维线划图好并具有一定的真实感，但其信息量和实用性不够。 20世纪90年代：随着计算机图形显示性能的提高，高度真实感图形生成算法不断出现和完善，地形可视化显示进入高度真实感立体图绘制时期。 三维地形可视化的基础 高质量的DEM：影响可视化的精度 高逼真度三维显示技术：影响地形可视化效果和速度，如：即投影变换、消隐与裁剪处理、光照模拟、图形描绘、纹理映射等相关技术 为增强地形可视化的信息量和实用性，一般还要在可视化地形上叠加各类地面上的信息要素如道路、河流、植被、建筑物等，以反映实际的地表情况。 5.1.2 地形（DEM）可视化表达的基本类型 1 地形可视化从维数上来讲，可分为三类：　　● 一维可视化一般是指地形断面（纵断面，横断面），即通过图示的方式反映地形在给定方向上的起伏状况；　　● 二维可视化将三维地形表面投影到二维平面，并用约定的符号进行表达，根据所采用的方式，二维可视化又有写景法、等高线法、分层设色法、明暗等高线、半色调符号表达等等；　　● 三维可视化试图通过计算机模拟的手段来恢复真实地形，包括线框透视、地貌晕渲、地形逼真显示、多分辨率地形模型等等。 地形可视化方法 2 地形可视化从数据源角度可分为: 基于等高线DEM、格网DEM和不规则三角网DEM。不同类型可分别实现上述的一维、二维、三维可视化内容，但各自的应用范围和实现方式不同。 TIN能较好地反映地形结构线等地形基本特征，但数据结构复杂，适用于小区域地形可视化和地形特征计算。 格网DEM数据结构简单、易于与遥感影像集成，适用于大区域宏观地形特征。 3 从技术角度，地形可视化有静态可视化和交互式动态可视化两种。 静态可视化将整个地形区域范围以二维或三维图形图像形式显示成一幅图像。 动态可视化利用计算机动画技