地球重力场模型(egm96)三维可视化.pdf

摘要随着现代重力探测技术的不断发展,特别是航空重力测量技术的改进和完善以及新一代卫星重力测量计划的实现,人类获取的重力场信息也越来越丰富,全球和局部重力场模型的准确度和分辨率取得了重大突破。地球重力场模型数据所表达的是一个三维空间实体,而目前对重力场模型的表达还停留在数学公式或者简单的二维等值线图的水平上,模型数据可视化与理论研究没有同步。因此,将飞速发展的三维可视化技术与之结合,是地球重力场理论研究发展的需要,同时它也是构建数字地球的基础。本研究正是以此为出发点,设计并实现了地球重力场模型三维可视化系统软件。研究内容主要包括以下两个部分:韵低辰行枨蠓治龊褪莘治觯灰揽咳魏蜧平台,设计系统的结构和功能模块,建立单机环境和双机双投环境的真三维软低车撞闶褂肅/绰肟7ⅲ夹谓涌谧裱璒曜迹实现功能模块所设计的功能。该部分主要解决了以下几个问题:采用将极区与其他地区分开建模的思想,便于顶点法向量计算和程序实现;动态改变大地水准面差距与地球半径的比值,改善了地球形状的三维表达效果;结合地图投影变换的原理,建立地球椭球点与纹理坐标的对应关系,丰富了计算机图形学中只有圆柱面映射和球面映射的纹理映射算法,提高了纹理映射的精度;结合数据分块和按视点距离对规则网格进行分层,并对每层数据隔行采样的方法,实现多分变率模型数据的实时关键词:三维可视化,地球重力场模型,虚拟现实件系统。显示。
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第一章绪论研究背景可视化是一个科学术语,用于描述对模型或数据进行一定处理后把其显示在计算机屏幕上的过程。计算机图形学界对此一般称为科学计算可视化,它指的是运用计算机图形学和图像处理技术,将科学计算的结果以及过程转换为图像或图形在屏幕上显示并进行交互处理的理论技术和方法,它涉及到计算机图形学、网络技术、视频技术、图像处理、计算机辅助设计、人机交互、计算机视觉等多个领可视化技术己被广泛运用到校糜谠銮坑没в胧荨⒛P椭的交互操作性能,尤其是虚拟现实技术的进一步发展,使得用户沉浸于三维的场景中与模型【、数据直接进行交互成为可能【俊6杂贕与技术的结合,目前主要应用于以下几个领域【浚刂省⒖笊搅煊虻挠τ地质是资源、矿山、环境等众多学科与工程应用的基础。在对复杂的地质构造形态绲夭憬缑妗⒉徽厦妗⒍喜愕炔还嬖虻拿孀垂乖进行三维建模的基础上,利用可视化技术可以直观地显示岩石内部结构层理、纹理、孔隙度、孔隙连通方向等微细的内部构造约把姨迥诓课诤Q蟆⑺煊虻挠τ可视化技术可以用于对海底三维地形、海水温度场模型进行三维显示,通过三维交互操作,可以模拟和表现不同水平位置、不同深度的海水的含盐量、水温、压力、水流方向等方面的属性;在水利领域,通过对洪水模型、数字地面模型的三维可视化,可以用于水利设施规划、洪水的模拟、淹没面积的计算等。谑值厍蛴胧殖鞘辛煊虻挠τ】三维可视化技术可以更好地满足“数字”地球对各行各业提供与地理空间定位有关的真三维地理空间信息的服务;三维可视化已经成为数字城市,特别是规划领域和物业管理领域必不可少的功能之一,如:大楼的建筑结构和住户管理、域【。质的分布状况。
研究现状空气污染与流动状态监测、地下水源污染监测、地下管线的规划与管理等。.厍蛑亓Τ∧P脱芯孔纯【’俊谄罅煊虻挠τ三维可视化可以反映不同高度上气流、气压、大气成分的变化情况,将其与三维嘟岷希芄话镏笱Ъ腋玫亟刑炱けú⑾蚬谡故咎炱演变状况与趋势诰铝煊虻挠τ未来战争将是数字化战争,它以数字化信息为基础,实时获取、显示和传送其所在位置的信息,包括地形和敌方目标位置。其次,可以通过可视化技术模拟各种军事训练,从而能够更加灵活地应付局部战争和大规模的战役。现实世界中,三维可视化技术已经广泛应用到各种领域,但是鲜有将三维可视化技术应用到地球重力场的模拟之上。地球重力场是反映地球物质分布特性的物理场,制约着地球及其外部空间任何物体的运动,跟空间技术的发展密切相关。它是数字地球要包含的基础物理场信息。要建立数字地球,实现地球信息的数字化,首先就要实现地理位置信息的数字化,因而必须用大地测量方法建立一个地球坐标系的空间定位框架。现代大地测量定位是以***技术为基础,精密***是以精密卫星定轨为前提,后者必须有精密地球重力场模型的支持才能实现。因此,探测和了解地球重力场的精细结构,是建立现代地心坐标框架所必需的基础信息【俊=ǖ厍蛑亓Τ⊙芯与三维可视化技术相结合不仅是构建数字地球的基础,也是地球重力场理论研究发展的需要。,他采用地面重力测量数据,把球谐表达式估算到祝嘤Φ姆直媛N佬大地测量技术出现后,年代末有了第一批绕地卫星。利用卫星跟踪数据,促进了地球重力场模型的发展和不断改进。美国地球重力场模型的开始是由史密松天体物理台涸穑笔背莆