Article

Article title MODELLING OF TERRAIN USING A HEIGHT MAP
Authors A.V. Komar
Section SECTION II. METHODS, MODELS AND ALGORITHMS OF INFORMATION PROCESSING
Month, Year 03, 2015 @en
Index UDC 519.688
DOI
Abstract The article describes the problem of the synthesis of three-dimensional terrain model. During the analyzed various methods of building surfaces and ways to increase the level of detail of the scene. Based on the survey identified the problems associated with the representation of the input data, the implementation of the lighting model and format for storing the data. To solve these problems has been proposed an algorithm for constructing, using terrain height map derived from the image, coded by the bit map. This method allows to create accurate models of any type of terrain. When visualizing the three-dimensional scene lighting model was applied taking into account the attenuation in the atmosphere. To calculate the attenuation and scattering was developed pixel shader, which by adjusting the light scene on the attenuation values formed the resulting scene lighting. Particular attention is paid to the study of how to improve the quality of the constructed model of the terrain. To give more realism displayed terrain was used display mechanism irregularities. This mechanism involves applying a relief texture. Conclusion irregularities performs a pixel shader, which first carries vector characterizing the light in texture space vertex shader, and then calculates the inner product of the vector normal to the surface stored in the texture. Next, the scalar value, calculated for each pixel is used to correct the amount of light falling on a given pixel. The algorithm was implemented in C++ using the OpenGL graphics library and language shaders GLSL.

Download PDF

Keywords Terrain modeling; relief modeling; polygonal mesh; levels of detail; height map.
References 1. Снук Г. Создание 3D-ландшафтов в реальном времени с использованием C++ и DirectX9: Пер. с англ. – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2007. – 368 с.
2. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте (Основы теории и логико-математические методы). – М.: Мысль, 1975. – 288 с.
3. Бурдаков С.Ф., Мирошник И.В., Стельмаков Р.Э. Системы управления движением колесных роботов // Серия «Анализ и синтез нелинейных систем». – СПб: Наука, 2001. – 227 с.
4. Яковлева А.Н. Модель пространственной структуры растительности территории Верхнеуссурийского стационара // Экология. – 2010. – № 4. – C. 271–280.
5. Кошелев С.В., Макаров К.В., Захаров А.А. Подсистема анализа данных ГИС городского водоканала // Сборник научных статей “Компьютерные технологии обработки и анализа данных”. – Ташкент: НПО «Кибернетика» АН Руз, 2000. – C. 38-42.
6. Михайлова В.А. Моделирование поля температур объектов в условиях естественного освещения // ”ГЕО – Сибирь-2011”. –Т. 5, ч. 1. – 2011. – C. 52-55.
7. Стадник В.В., Псаломщикова Л.М., Трофимова О.В. Поступление суммарной солнечной радиации на приемные поверхности гелиоустановок на территории России // Труды ГГО. Вып. 561, 2010. – C. 124-137.
8. Стадник В.В., Разгоняев Ю.В. Оценка суточного прихода суммарной радиации, поступающей на наклонные поверхности // Труды ГГО. – 2008. Вып. 557. – C. 67-84.
9. Матвеев Л.Т. Физика атмосферы. – 3-е изд. – СПб: Гидрометеоиздат, 2000. – 777 с.
10. Policarpo F., Oliveira M., Joao L. Real-time relief mapping on arbitrary polygonal surfaces. –ACM SIGGRAPH -2005. – P. 644-663.
11. Bakirci K. Models of solar radiation with hours of bright sunshine: A review // Renewable and Sustainable Energy Reviews. – 2009. – Vol. 13, № 9. – P. 2580-2588.
12. Хабутдинов Ю.Г., Шанталинский К.М., Николаев А.А. Учение об атмосфере: учеб. пособие. – Казань: Изд-во Казан. ун-та, 2010. – 245 с.
13. Симанков В.С., Шопин А.В., Бучацкий П.Ю. Моделирование инсоляции при управлении фотоветроэнергетическими системами // Тр. ФОРА. – 2000. – № 5. – C. 67-71.
14. Benghanem M, Mellit A., Alamri S.N. ANN-based modeling and estimation of daily global solar radiation data // Energy Conversion and Management. – 2009. – Vol. 50, № 7. – P. 1644-1655.
15. Хриган А.Х. Физика атмосферы (в 2-х т.). – Л.: Гидрометеоиздат, 1978. – 645 c.
16. Арманд Д.Л. Наука о ландшафте (Основы теории и логико-математические методы). – М.: Мысль, 1975. – 288 c.
17. Canny J.A. Computational Approach to Edge Detection // IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence. – 1985. – Vol. PAMI-8, № 6. – P. 55-67.
18. Menter F.R., Kuntz M., Langtry R. Ten years of industrial experience with the SST turbulence
model // Turbulence, Heat and Mass Transfer 4 / Ed. by K. Hanjalic, Y. Nagano, M. Tummers. - Begell House, Inc., 2003. – P. 395-401.
19. Toro Е. Riemann Solvers and Numerical Methods for Fluid Dynamics, A Practical Introduction, Springer, 2009. – P. 719-724.
20. Павлова А.И. Морфометрический анализ рельефа с помощью ГИС // Интерэкспо Гео-Сибирь – 2013 IX Междунар. науч. Конгресс (16-26 апреля 2013 г., Новосибирск): Сб. матер в 4 т. Т. 4. – Новосибирск: СГГА, 2013. – C. 166-170.
21. Флоринский И.В. Точный метод расчета локальных характеристик рельефа // Геодезия и картография. –2009. – № 4. – C. 19-23.
22. Rodrнguez E., Morris C.S., Belz J.E. An assessment of The SRTM Topographic Product, JPL, NASA. – P. 7-22.
23. Karwel A.K., Ewiak I. Estimation of the accuracy of the SRTM terrain model on the area of Poland, The International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences. – Vol. XXXVII. Part B7. Beijing 2008. – P. 169-172.
24. Шлей М.Д. Методы и алгоритмы распознавания объектов сельских поселений на цифровой карте // Математические методы распознавания образов (ММРО-15): Материалы Всероссийской науч.-практ. конф. (11-17 сент. 2011 г.). – М., 2011. – C. 571-574.
25. Шлей М,Д. Разработка математической модели для расчета продолжительности инсоляции построек и ее компьютерная реализация // Ученые зап. Петрозавод. гос. ун-та. Серия: Естеств. и техн. науки. – 2011. – № 6. – C. 87-90.

Comments are closed.