Статья

Название статьи МОДЕЛИРОВАНИЯ РЕЛЬЕФА МЕСТНОСТИ С ПРИМЕНЕНИЕМ КАРТЫ ВЫСОТ
Автор А.В. Комар
Рубрика РАЗДЕЛ II. МЕТОДЫ, МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Месяц, год 03, 2015
Индекс УДК 519.688
DOI
Аннотация Рассмотрена проблема синтеза трехмерной модели рельефа местности. В ходе работы были проанализированы различные методы построения поверхности и способы увеличения степени детализации сцены. На основе проведенного исследования были выявлены проблемы, связанные с представлением входных данных, реализацией модели освещения и форматом хранения полученных данных. Для решения указанных проблем был предложен алгоритм построения рельефа местности с использованием карты высот, полученной из изображения, кодированного с помощью битовой карты. Данный метод позволяет создавать точные модели рельефа любого типа. При визуализации трехмерной сцены была применена модель освещения с учетом затухания сигнала в атмосфере. Для расчета затухания и внутреннего рассеяния был разработан пиксельный шейдер, в котором с помощью коррекции света сцены на значения затухания формируется результирующее освещение сцены. Особое внимание в исследовании уделено методам повышения качества, построенной модели рельефа. Для придания большей реалистичности отображаемому рельефу местности был использован механизм отображения неровностей. Этот механизм включает в себя применение текстур рельефа. Вывод неровностей осуществляет пиксельный шейдер, который сначала переносит вектор, характеризующий свет, в пространство текстуры вершинного шейдера, а затем рассчитывает скалярное произведение этого вектора с нормалью к поверхности, хранящейся в текстуре. Далее скалярное значение, рассчитанное для каждого пиксела, применяется для коррекции количества света, попадающего на тот или иной пиксел. Алгоритм был реализован на языке С++ с использованием графической библиотеки OpenGL и языка описания шейдеров GLSL.

Скачать в PDF

Ключевые слова Моделирование ландшафта; моделирование рельефа; полигональная сетка; карта высот.
Библиографический список 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.