基于S-57标准海图数据与NASA数据的三维建模与可视化

论文摘要

海洋占据地球表面约70%的面积并且蕴藏着丰富的资源。海洋中的海岸带地区、海岛、礁石等在“联合国海洋法公约”中占据着特殊的地位,岛屿和海岸带周边的环境比较重要,也比较复杂,对其进行三维建模能够推动“数字海洋”的发展并且可以为实验室潜艇模拟器仿真海域提供训练环境。由于计算机技术的快速发展和计算机图形学等技术不断的改进和完善,也使得海岸带三维地形可视化成为可能。本文利用电子海图二维矢量信息构建三维海洋地形,与NASA数据进行结合构成海岸带模型,并进行三维显示。本文结合电子海图及地理信息系统,对训练海域三维地形进行建模,利用OpenGL实现三维可视化,具有较强真实感。将此研究方法应用到大连海事大学航海仿真动态实验室航海模拟器中。（1）利用基于S-57标准电子海图数据,从中提取出水深点、海岸线、等深线等数据进行分配管理,利用所提取的水深点等数据,提出改进的生长网算法构造数字高程模型。（2）对NASA数据进行奇异点处理,利用海图海岸线数据对NASA数据进行了截取,并对NASA数据进行三维可视化显示。（3）对NASA数据与S-57标准海图数据进行基准统一,针对陆地和海洋多源数据的几个不一致问题进行了深入的研究。在对两者数据统一平面基准、垂直基准、数据结构和表达模型的基础上,对海岸带及周边地形进行了三维建模和可视化表达,对其之间存在的差异进行消除。（4）利用OpenGL三维渲染引擎对地形进行渲染可视化,添加纹理、光照,以提高航海模拟器三维视景的准确性和真实感,具有很强的实际应用价值。

论文目录

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 论文研究内容

1.3 论文结构安排

2 地形构建表达方式及所需数据提取

2.1 数字高程模型

2.2 S-57标准电子海图数据的提取

2.3 NASA数据的提取

2.4 数据奇异点的去除

2.5 本章小结

3 NASA数据与海图数据的基准统一

3.1 SRTM3数据和海图数据平面基准的统一

3.1.1 投影介绍

3.1.2 SRTM3数据坐标提取

3.1.3 坐标系的统一

3.2 SRTM3数据和海图数据垂直基准的统一

3.2.1 陆地高程基准与海洋深度基准

3.2.2 海陆不同高程基准问题的解决

3.3 表达模型的统一

3.3.1 数据预处理

3.3.2 表达模型的统一

3.4 本章小结

4 基于NASA数据和海图数据的三维建模

4.1 传统的地形建模

4.1.1 规则网格DEM和不规则网格DEM

4.1.2 Delaunay三角网概述及算法

4.2 改进的生长网算法

4.2.1 加入特殊边界的三角网算法

4.2.2 具有不规则多边形约束的Delaunay三角剖分

4.3 改进算法设计以及实现

4.3.1 数据结构设计

4.3.2 算法设计

4.3.3 算法分析

4.4 本章小结

5 基于OpenGL的三维地形可视化系统开发

5.1 OpenGL简介

5.2 OpenGL地形三维绘制

5.3 基于OpenGL三维可视化系统设计

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 高鹏

导师: 刘秀文,朱金善

关键词: 数字高程模型,三维建模,海岸带地形

来源: 大连海事大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑,信息科技

专业: 海洋学,船舶工业,计算机软件及计算机应用

单位: 大连海事大学

分类号: TP391.41;U675.81;P715.7

DOI: 10.26989/d.cnki.gdlhu.2019.000553

总页数: 58

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