1、DEM的可視化表達(共56張PPT)DEM的可視化表達(共56張PPT)可視化 概念根據特點及其對象： 科學計算可視化：空間數據場的可視化 信息可視化：發現數據中存在的關系和規則，預測未來的發展趨勢 可視化 概念地形可視化 DEM的地形顯示、簡化、仿真 通過計算機技術實現地形三維可視化三個發展階段 2.實體型（模擬灰度圖）三維地形圖 3.高度真實感三維地形圖 地形可視化 DEM的地形顯示、簡化、仿真 三維地形圖三維地形圖實體型三維地形圖 實體型三維地形圖 高度真實感三維地形圖 高度真實感三維地形圖 三維顯示技術也會影響到逼真度 投影變換 消隱與裁剪處理 光照模擬 圖形描繪 紋理映射 三維顯示技

2、術也會影響到逼真度地形可視化表達（維數）一維可視化：地形斷面二維可視化：寫景法，等高線法，分層設色法，明暗等高線，半色調符號三維表達：線框透視，地貌暈渲，地形逼真顯示，多分率地形模型地形可視化表達（維數）一維可視化：地形斷面DEM的可視化表達(共56張PPT)優點：結構簡單，易于理解，數據量少，建模速度快(c) 頂點C離視點最近時的消隱通過計算機技術實現地形三維可視化(b) 頂點B離視點最近時的消隱；沒有消隱的圖形具有二義性：(a) 立方體的線框圖；第一節地形可視化概念(c) 頂點C離視點最近時的消隱透視投影變換可以看作照相過程模擬，即如何將場景中的三維幾何物體變換到二維屏幕上三維表達：線框透

3、視，地貌暈渲，地形逼真顯示，多分率地形模型紋理定義域的不同 ：二維紋理與三維紋理地形可視化（技術角度）通過計算機技術實現地形三維可視化地形圖的明暗等高線制圖方法有兩種地形可視化（數據源）不規則三角網TIN ：1.對地形的顯示具有更高的精度和逼真度，但是 2.數據結構比較復雜，不利于空間數據的組織與分析處理大比例尺數字高程數據規則格網模型 3.較小比例尺數字高程數據 優點：結構簡單，易于理解，數據量少，建模速度快地形可視化（數地形可視化（技術角度）靜態可視化動態可視化地形可視化（技術角度）靜態可視化DEM的可視化表達(共56張PPT)地形可視化（模擬角度）真實地形地形可視化（模擬角度）真實地形模

4、擬地形圖模擬地形圖地形一維可視化制作過程 2.標記等高線與剖面線的交叉點，并記錄其高程 3.以高程為縱軸，距離為橫軸 地形一維可視化制作過程地形二維可視化等高線法步驟 地形二維可視化等高線法步驟明暗等高線法 提出明暗等高線表達的理論基礎 1.等高線法地形立體感不強,不便于初學者使用 2.地貌暈渲法難以定量表示地形的起伏程度 3.分層設色法則對圖例等要素干擾較大 明暗等高線法 提出明暗等高線表達的理論基礎DEM的可視化表達(共56張PPT)明暗等高線法基本論點 1.根據斜坡所對的光線方向確定等高線的明暗程度； 2.將受光部分的等高線印為白色，背光部分的等高線印為黑色；明暗等高線法基本論點 地形圖

5、的明暗等高線制圖方法有兩種 傳統的手工繪制計算機繪制 地形圖的明暗等高線制圖方法有兩種 傳統的手工繪制制作明暗等高線地圖的技術路線生成研究區域的DEM從DEM中按給定等高距提取等高線，并柵格化從DEM上提取波向劃分背光面和受光面將柵格化等高線圖與劃分背光受光的二值圖進行融合制作明暗等高線地圖的技術路線生成研究區域的DEMDEM的可視化表達(共56張PPT)明暗等高線的兩個關鍵問題 利用明暗等高線法表示地貌，坡向是決定明暗變化的惟一因素 明暗等高線地圖以灰色為底色,以黑、白二色為等高線的用色 明暗等高線的兩個關鍵問題 利用明暗等高線法表示地貌，坡向是決分層設色法基于高程的分帶設色 根據等高線劃分

6、出地形的高程帶 帶間設色基于高程的灰度影像 將高程數據轉換成灰度域分層設色法基于高程的分帶設色DEM的可視化表達(共56張PPT)DEM的可視化表達(共56張PPT)地形三維可視化表達的理論基礎地形三維顯示的基本流程 1.DEM的三角形分割地形三維可視化表達的理論基礎地形三維顯示的基本流程DEM的三角形分割格網細化處理 前提：DEM分辨率較大三角形片面的各種幾何算法最簡單、最可靠、構成的系統最優原始格網一次細分二次細分DEM的三角形分割格網細化處理三角形片面的各種幾何算法最簡單格網三角劃分單對角線剖分雙對角線剖分格網三角劃分單對角線剖分雙對角線剖分透視投影變換透視投影變換可以看作照相過程模擬，

7、即如何將場景中的三維幾何物體變換到二維屏幕上 真實的照相機視點、視角、三維圖大小參數透視投影變換透視投影變換可以看作照相過程模擬，即如何將場景中三維效果的影響參數 （1）觀察方位角 （2）觀察高度 （3）觀察距離 （4）垂直放大因子 三維效果的影響參數DEM的可視化表達(共56張PPT)消隱和裁剪處理消隱和裁剪處理消隱的基本概念消隱的基本概念(隱藏線或面消除)：相對于觀察者，確定場景中哪些物體是可見或部分可見的，哪些物體是不可見的消隱可以增加圖形的真實感投影：三維空間二維平面二維平面：通過確定物體的前后關系，可以獲得更多信息消隱是圖形學中非常重要的一個基本問題 消隱的基本概念消隱的基本概念(隱

8、藏線或面消除)：相對于觀察者消隱的基本概念沒有消隱的圖形具有二義性：(a) 立方體的線框圖；(b) 頂點B離視點最近時的消隱；(c) 頂點C離視點最近時的消隱BC消隱的基本概念沒有消隱的圖形具有二義性：(a) 立方體的線面消隱：輸出著色圖消隱的分類對象與輸出根據消隱對象和輸出結果線消隱：輸出線框圖面消隱：輸出著色圖消隱的分類對象與輸出根據消隱對象和輸出結二維線裁剪圖形裁剪就是決定畫面中哪些點、線段或部分線段位于裁剪窗口之內。位于窗口內的點、線段或部分線段被保留用于顯示，而其它的則被拋棄。在一個典型的場景之中，需要對大量的點、線段進行裁剪，因此裁剪算法的效率十分重要(如何快速拒絕和接受)二維線裁

9、剪圖形裁剪就是決定畫面中哪些點、線段或部分線段位于裁二維線裁剪實例二維線裁剪實例二維多邊形裁剪 簡單的處理方法：對多邊形的每條線段采用線裁剪算法適用于線框圖顯示不適用于多邊形的著色顯示正確的處理方法：裁剪后的多邊形仍為封閉的多邊形可能會并入一部分窗口作為多邊形邊界也可能是多個不相連的多邊形 二維多邊形裁剪 簡單的處理方法：對多邊形的每條線段采用線裁剪多邊形裁剪后的輸出應該是定義裁剪后的多邊形邊界的頂點序列如何保證裁剪后區域的封閉性如何確定裁剪后區域的邊界二維多邊形裁剪實例矩形窗口多邊形裁剪實例多邊形裁剪后的輸出應該是定義裁剪后的多邊形邊界的頂點序列二維DEM的可視化表達(共56張PPT)三維裁

10、剪實例三維裁剪實例光照模型影響因素 光源位置 光源強度 視點位置 地面的漫反射光 地面對光的反射和吸收光照模型影響因素地形可視化表達立體等高線圖線框透視圖立體透視圖地形模型與圖像數據疊加圖地形可視化表達立體等高線圖立體等高線圖概念：將等高線作為空間直角坐標系中的函數H=f（x，y）的空間圖形，投影到平面上所獲得的立體效果圖。步驟 1.DEM上計算等高線立體等高線圖概念：將等高線作為空間直角坐標系中的函數H=f（DEM的可視化表達(共56張PPT)三維線框透視線框模型是對三維對象的輪廓描述，用頂點和鄰邊來表示三維對象 優點：結構簡單，易于理解，數據量少，建模速度快 缺點：線框模型沒有面和體的特征

11、，表面輪廓線將隨著視線方向的變化而變化。三維線框透視線框模型是對三維對象的輪廓描述，用頂點和鄰邊來表（4）垂直放大因子將柵格化等高線圖與劃分背光受光的二值圖進行融合第五章 DEM的可視化表達三維顯示技術也會影響到逼真度信息可視化：發現數據中存在的關系和規則，預測未來的發展趨勢紋理定義域的不同 ：二維紋理與三維紋理地貌暈渲法難以定量表示地形的起伏程度投影：三維空間二維平面消隱是圖形學中非常重要的一個基本問題二維可視化：寫景法，等高線法，分層設色法，明暗等高線，半色調符號如何確定裁剪后區域的邊界位于窗口內的點、線段或部分線段被保留用于顯示，而其它的則被拋棄。地形可視化表達（維數）位于窗口內的點、線

12、段或部分線段被保留用于顯示，而其它的則被拋棄。過程紋理是將三維的紋理函數映射到空間三維物體的方法。優點：結構簡單，易于理解，數據量少，建模速度快（4）垂直放大因子地形三維表面模型地形三維表面模型是在三維線框模型的基礎上，通過增加有關的面、表面特征、邊的連接方向等信息，實現對三維表面的描述。地形三維表面模型地形三維表面模型是在三維線框模型的基礎上，通DEM的可視化表達(共56張PPT)地形三維景觀模型第六節地形三維景觀模型第六節紋理映射概述景物表面紋理細節的模擬在真實感圖形合成技術中起著非常重要的作用，一般地將景物表面紋理細節的模擬稱為紋理映射技術 紋理映射的過程是先在一個紋理空間中制作紋理圖案

13、，然后確定三維物體表面的點與紋理空間中點的映射關系，按一定的算法將紋理空間的紋理圖案映射到三維物體上 紋理映射概述景物表面紋理細節的模擬在真實感圖形合成技術中起著紋理定義域的不同 ：二維紋理與三維紋理 按照紋理圖像表現形式的不同又可將紋理分為三類：顏色紋理、凹凸紋理和過程紋理 紋理定義域的不同 ：二維紋理與三維紋理 顏色紋理 概念：顏色紋理是將預先定義好的紋理圖案貼到物體表面的方法，通過顏色或明暗變化來體現表面細節關鍵：二維的紋理圖案映射到三維的物體表面，必須建立物體空間坐標與紋理空間坐標之間的對應關系 顏色紋理 概念：顏色紋理是將預先定義好的紋理圖案貼到物體表面凹凸紋理 顏色紋理映射方式不同之處在于它是通過對表面法向量進行擾動，以產生凹凸不平的視覺效果。紋理的值不是表示顏色的RGB值，而是