地形数据库
地形数据库
当采样数据经过预处理后,即可着手进行平面归化、数据排序、数据排格等,从而组成有一定规律的、便于存取的“地形数据库”。
需求
在开始进行地形模型数据库的创建工作之前,应该首先确定仿真目标、场景需求、实时系统软硬件的能力等多个方面的内容,具体说明如下。
(1)要确定仿真应用的目标和目的,从而决定能够支持该仿真应用的包括模型数据库的复杂度、精细度等在内的各种虚拟场景的需求。比如,仿真应用是属于高空飞行,还是低空飞行?是基于地面的驾驶仿真,还是高空和地面相结合的巡航式漫游?对于模拟一架在40 000 m高空飞行的飞机而言,由于飞机具有较大的视角范围,所以地形精度不需要很高。为了满足这种高空仿真应用,地形模型数据库至少需要两个或者更多的细节层次。而在模拟地面上交通工具的行驶状态的仿真应用中,可能就只需要一个细节层次就可以满足要求。
(2)要确定实时系统的硬件平台能够支持的多边形、纹理和光源数量等性就措杯,以及软件支撑环境的特点及其对模型数据库的要求。比如,实时系统进行应用(APP)、剔除(CULL)、绘带(DRAW)、碰撞检测等处理是否能满足仿真应用的实际需要,即实时系统是否能够以一定帧频率来渲染显示地形模型数据库;如果不能满足要求,就必须对地形数据进行适当的简化。
(3)要确定能够满足实际需要的多边形预算,因为这直接影响着最终的仿真运行效果。所谓的多边形预算(多边形 budget),是指实时系统每次在一帧画面中所能绘制的多边形数量,显然,多边形预算与设置的帧频率是相关的。
影响多边形预算的主要因素,是实时系统硬件条件的限制和模型数据库的复杂程度。由于实时系统硬件能够处理的多边形数量往往是固定的,所以主要还是取决于模型数据库的复杂程度。注意,多边形预算是针对整个模型数据库而言的,不仅要考虑地形模型本身,还要考虑地物模型和其他特征数据所需的多边形。但通常被绘制到屏幕终端的总是整个模型数据库的一部分数据,所以应该根据实际应用灵活准确地估计多边形预算。
最简单的估计多边形预算方法是,用实时系统硬件每秒可处理的多边形数目除以目标帧频率(每秒钟显示的帧数,通常从15帧到60帧不等)。但要注意,因为实时系统的图形硬件规格说明中声称的多边形处理能力往往是在理想情况下测定的,所以在使用这些数据的时候应该取一个较保守的数值进行估算,这样才能得到合情合理的多边形预算结果。为了获得更准确的多边形预算,还应该考虑像素填充率、深度复杂度、特征数据的类型以及模型数据库中的运动模型等多种因素的影响。无论使用什么方式估算多边形预算,一个普遍的应用规则是:将多边形预算的1/3用于地形模型、1/3用于地物模型,另外1/3则分配给场景中的运动模型(如车、飞机等)。
数据排列顺序
要使上万个地形点在相应的大地格网(管理格网)中入座,必须先进行排序。据不完全的统计,排序有上百种,如:插入法、比较法、冒泡法、分块法、B+法、跳跃二分法等。其区别在于,每种方法对“数据占有的临时存放空间”与“计算时间”这一对矛盾的处理、“调解”的不同。最佳的方法,当然是既省时又省空间,但这很不容易。实践证明“双比排序法”是简单可行的。
举例
(1)全国1:100万地形数据库
全国1:100万地形数据库的主要内容包括:测量控制点、水系、居民地、交通、境界、地形、植被等。
该数据库利用1:100万比例尺地形图分版二底图(印刷用等高线版)作为数据源,执行《国土基础信息数据分类与编码》(GB/T 13923—92)国家标准。
(2)全国1:25万地形数据库
全国1:25万地形数据库共分水系、居民地、铁路、公路、境界、地形、其他要素、辅助要素、坐标网以及数据质量等14个数据层。
该数据库按地理坐标和gaussian一克吕格投影两种坐标系统分别存储。
(3)全国1:5万地形要素数据库
全国1:5万地形向量要素数据库是由水系、等高线、境界、交通、居民地等大类的核心地形要素构成的数据库,其中包括地形要素间的空间关系及相关属性信息。该数据库采用高斯一克吕格投影、1980西安市坐标系和1985国家高程基准,按6°分带。
参考资料

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数据排列顺序
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