文档介绍：LOD建模技术在数字地图可视化中应用
林国云
浙江省工程勘察院浙江宁波 315012
摘要:LOD模型在地图表示过程中,根据不同数据来源和可视化表示方法,采用不同的建模算法将会得到不同的可视化结果。
关键词:数字地图;LOD建模;可视化;
中图分类号:P282 文献标识码: A 文章编号:
1. LOD建模与地图可视化
LevelOfDetail(简称LOD)技术,即层次细节简化,是计算机图形学中一种有效的控制场景复杂度的方法,它是通过逐次显示景物的细节来减少场景的复杂性,提高绘制算法的效率。其基本思想是: 用多层次结构的物体集合描述一个场景,即表示空间中的物体具有多个模型,模型间的区别在于细节描述程度的不同,而物体的重要程度由物体在显示空间所占面积、比例等多种因素确定。与原模型相比,每个模型均保留了一定的层次细节。当从近处观察物体时,显示采用精细模型,当从远处观察物体时,则采用粗略模型,模型随视点远近的变化而采用相应的细节层次模型。简单说明,当屏幕比例尺不断缩小,许多地图对象显示像素越来越少,则可以加以简化或者合并而不影响显示和表达效果,这就是层次细节简化。
数字地图可视化表示方法中,2维电子地图、3维地图、虚拟仿真等表示方法均涉及LOD建模问题,尤其是在3维地图显示和仿真过程中,需要进行大量实时计算和场景模型的建立和渲染,同时,大区域、大数据量地图数据显示也是可视化研究的热点之一。LOD模型可以根据显示范围和场景的变化,调用相关的地图数据参与计算,使直接参与3维场景建立和计算的数据量大大减少,提高了渲染效果与动态效果,为建立大区域动态仿真地理环境提供了可能。因此,LOD模型算法的研究是地图可视化表示技术的关键技术之一。
目前,在LOD技术应用方面,大致有三种类型:
1)离散LOD模型
事先计算好模型在各个层次细节并存储,通过用户的操作,在显示比例尺变化时,调用相应的模型。这种模型要求数据存储量大,同时相邻LOD模型间切换时伴有视觉上的跳跃感,属于初级LOD技术。
2)连续LOD模型
采用模型算法,以高精度的模型为基础数据,实时生成任意多个不同分辨率的模型,这种模型可以实现地图不同层次的平滑变化显示,对算法的要求较高。
3)多分辨率LOD模型
同一显示模式下,不同区域具有不同层次细节的模型称为“多分辨率模型”。在实际表示过程中,地图模型的不同区域可能存在不同水平的细节层次,如地形复杂区域的模型与地形简单区域的模型并存,共同描述地表起伏变化。这种多分辨率模型更符合地图可视化的信息传输要求,在不增加单位时间数据计算吞吐量、不影响显示效果的同时,平衡反映模型不同区域的细节层次,提高信息传输效率。这对算法和模型数据结构提出了更高的要求。
2. LOD模型的建立
LOD建模方法,可根据地图表示中地理目标的分类,分别建立图层、点、线、面、注记等的LOD模型。在地图要素表示中,一般是按类型分层存储管理,参考数字地图表示规范,和地图用户的显示需求,给不同比例尺地图的图层设置一个显示级别(LOD参数),将各比例尺地图中的要素层对应相应的显示级,当地图显示缩放到一定级别时,该图层显示。图1是图层对象LOD模型结构示意图。
图1 图层对象LOD模型结构示意图
以上属于离散型LOD模型,实际操作时,通过存储管理地图