地表地形可视化实现方法探讨

地表地形信息经过数据预处理、不确定信息量化及体素化后，形成了以体素集合为核心的地表地形一体化模型，进而建立了基于体素的数字高程模型和数字地形模型。围绕这两种模型，进行矿山复合场仿真平台的地表地形仿真功能的实现，其过程包括地表地形数据结构的建立和仿真实现两部分。

1.地表地形数据结构的建立

在地表地形的仿真模型建立后，为完成Delaunay三角剖分，故需建立三角形模型、边模型、三角网模型等数据结构。

基于地表地形高程数据表和不规则三角网格模型，分别建立地表地形类、三角形类、三角形边类、高程点类及三角网格类等。其中，地表地形类包括地表地形编号、名称、三角网和等高线集合等属性；三角形类包括三角形编号、顶点、边、坡向量和梯度向量等属性；三角形边类包括边编号、两个端点、边长和所属三角形等属性；高程点类包括点编号、坐标值、所属三角形、所属边等属性。对应各类及属性分别建立地表地形相应的数据结构，其结构及关系如图5.6所示。

图5.6　地表地形可视化主要类图(www.xing528.com)

2.地表地形可视化的主要步骤

在仿真实现上，采用了三角面片绘制技术，对生成的三角网进行显示。同时，为了达到更逼真的显示效果，通过计算各顶点的法向量，并设定面片材质，从而优化光照效果。其具体步骤如下。

（1）依次遍历三角网中的每一个三角形，取一顶点及其相邻两边。

（2）以这一顶点为参考，计算两边的向量值，求这两向量的叉积，即为该点的法向量方向。

（3）设置三角面片的法向量方向、颜色、材质。

（4）绘制每个三角面片。