浅析地下管网虚拟现实系统的构建-机电毕业论文(3)

　　1)增加栅格图块的个数。通过多次实践发现，如果栅格图分割的栅格图块越少，则上述问题会越严重，如果分割的栅格图块越多，拼接不上的程度会有所减少 ；如果对栅格的精度要求不太严格的话，可以忽略不计 。其次 ，如果道路或物改变不多或知道其大体的区域，则可利用其它画图工具，直接分出包含这个 区域的最小的栅格图块，只要配准所有分割的栅格 图块即可。这时精度的问题已经转化为配准的问题 。

　　2)选择特殊控制点。选择栅格图块的 4个顶点作为其 中一部分控制点及其图块中心的点，则两两相邻的栅格图块之间至少有 2个相同的控制点。在显示栅格 图块时，就会产生一幅完整的栅格图。本课题将 以上两种方法结合使用，以获得更好的效果。

　　2 地下管网的可视化

　　管网的可视化就是将存入中的数据通过某种方式变成能看到的图片或者是界面。而空间数据坐标系定义 是可视化信息系统(GIS)的基础 ，正确定义 GIS系统的坐标系非常重要。

　　2．1 地图坐标系及投影

　　GIS中的坐标系定义 由基准面和地 图投影两组参数确定，而基准面的定义则由特定椭球体及其对应的转换参数确定，因此，欲正确定义 GIS系统坐标系，首先必须弄清地球椭球体(Ellipsoid)、大地基准面(Datum)及地 图投影(Projection)三者的基本概念及它们之间的关系。

　　基准面是利用特定椭球体对特定地区地球表面的逼近，因此，每个或地区均有各自的基准面，通常称谓的北京 54坐标系、西安 80坐标系实际上指的是我国的两个大地基准面。WGS 1984基准面采用 WGS84椭球体，它是地心坐标系，即以地心作为椭球体中心，目前 GPS测量数据多以 WGS 1984基准。

　　椭球体与基准面之间的关系是一对多的关系，也就是基准面是在椭球体基础上建立的，但椭球体不能代表基准面，但能定义不同的基准面。 地图投影是将地图从球面转换到平面的变换，例如某点北京 54坐标值为 x一4 231 898，y一21 655 933，实际上指的是北京 54基准面下的投影坐标，也就是北京 54基准面下的经纬度坐标在直角平面坐标上的投影结果。

　　根据空间解析几何，参考坐标系点(x,y,z )向世界坐标系坐标(X，y，Z)的转换方程为

　　式中：a、 、y为两坐标系相应坐标轴的夹角；(x。Y。z)为参考坐标系原点在世界坐标系中的坐标。

　　2．2 三维数据的显示及 L0D模型

　　三维显示通常采用截面图、等距平面、多层平面和立体块状图等多种表现形式，大多数三维显示技术局限于 CRT屏幕和绘图纸的二维表现形式，人们可以观察到地理现象的三维形状，但不能将它们作为离散的实体进行分析，如立体不能被测量、拉伸、改变形状或组合。为了提高场景的显示速度，实现实时交互，在实际的三维显示中常常采用降低场景复杂度的方法，从计算机硬件绘制的角度考虑，即减少每帧数中绘制的图元对象的数目。其中细节层次模型(L0D)的方法具有普遍性和高效性，在飞行模拟和地形仿真应用中得到了广泛的应用。所谓的L0D模型是指根据不同的显示对同一对象采用不同精度的几何描述，物体的细节程度越高，则数据量越大，描述越精细 ；细节程度越低 ，则数据量越小，描述越粗糙。因此，可以根据不同的显示需求，对需要绘制的对象采用不同的描述精度，从而大大地降低需要绘制的数据量，使实时三维显示成为可能。

　　在场景的实时动态显示中，当视点距离某一物体很近时，它的图像将在屏幕上占据较多的像素，而当视点距离它很远时，图像只能在屏幕上占据很少的像素。在这种情况下，可以用多种不同的精度表示，并根据视点位置的变化或者物体图像在屏幕上所占据的像素数多少而选择不同精度的模型予以成像，这是非常有效的手段。这种方法通常称为层次细节 (1evel of details，LOD)显示和简化技术。

　　LOD模型是对原始几何模型按照一定的算法进行简化后模型的一种总称。简化后的模型在几何数量上比原始的几何模型的数据量减少了很多，降低了对计算机软件和硬件设备的需求，从而提高了数据操纵 的速度，缩短了人机交互操作的时间，因此，在图像的渲染速度上会有很大的提高。LOD模型的种类在几何结构上大致分为以下 3种类型：不连续的 LOD模型；连续的 LOD模型；几何结构自身的 I OD模型，如图2所示。