一.综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1.选题意义地形漫游已经被广泛应用于游戏、虚拟现实(VR)、飞行仿真和地理信息系统(GIS)等环境中。在传统的仿真中，地形采用艺术家手工建模，但是手工建模价格昂贵，而且不能产生连续的细节层次(LevelofDetail，LOD)[6]。大规模的地形渲染算法需要采用细节层次来减少实际需要绘制的地形数据[3]。地形在军事和飞行仿真、虚拟现实(VR)、地理信息系统(GIS)等领域中起着越来越重要的作用[4]。对于数字高程数据，经常使用的规则网格模型是数字高程模型(DigitalElevationModel，DEM)[11]，然而，在大规模地形场景中，DEM数据就会显得很庞大，甚至于超出普通图形卡的显示范围，使得交互性很差。在实际场景中，观察者在每个观察点所能看到的只是整个数据的一小部分，所以靠近观察者的场景，需要渲染得详细，而远离观察者的场景就不需要那么详细[5]。2.国内外的研究动态下文对前人提出的各种算法作一个介绍，并进行比较，分析其优缺点。1996年，HuguesHoppe首先提出了将递进网格(ProgressiveMeshes)应用到地形中，该算法通过一系列的边折迭(EdgeCollapse)，将原始数据网格简化为一个简单的基网格，这样就可以根据其逆操作边分裂(EdgeSplit)将细节逐渐增加到基网格上。它的优点是在简化的过程中自然形成序列和层次结构，可以抽取多个连续的细节层次，支持数据的压缩存储、渐进传输和几何数据重建。1996年，Lindstrom提出了一种基于规则网格的细节层次实时高度场(heightfield)绘制算法[2]。该算法使用三角形进行自顶向下二叉分割细分，引入了四叉树(Quadtree)技术。该算法有个主要的缺点就是随着视点的移动，在构网的过程中会产生顶点裂缝。1997年，Duchaineauy提出了实时优化性网格(ROAM，Real—timeOptimalAdaptiveMeshes)算法[10]，其基本思想是在对地形进行三维显示时，依据视点的位置和视线的方向等多种因素，对于表示地形表面的三角形片元进行一系列的基于三角形二叉剖分分裂与合并，最终形成和原始表面近似且无缝无叠的简化连续三角化表面。该算法是目前应用最广的一种算法。它也是基于三角形二叉剖分进行实时简化，但是它使用合并三角形队列和分裂三角形队列对网格进行增量式简化和细分。2000年，WillemH．deBoer在MipMap技术的基础上提出了GeometricalMipMapping技术，将它引入到快速地形渲染的算法中，该技术简称为GeoMipMap[13]。采用MipMap技术的綦本思想是，根据物体所处的不同远近距离，选用并生成不同的纹理，物体在视点近处时采用细节多的纹理，远离时采用细节少的纹理。GeoMipMap在地形渲染领域中是个全新的概念，适应了当时3D硬件的发展。2002年，ChristopherZach提出把Geomorphing整合到细节层次技术中进行地形的实时渲染。该方法选用离散细节层次技术，在两个不同层次地形过渡时，Geomorphing插入顶点，使得过度平缓，从而提高在漫游过程中的视觉效果。但是寻找需要插入的顶点会有一定的难度，如果不匹配，就会产生明显的瑕疵。2003年，BentDalgaardLarsen等人把优化的细节层次方法应用到实时地形渲染中，其基本思想是比较当前tile的层次和较低分辨率tile之间的差别[7]，计算出误差如果误差超出一定局限，就采用较低分辨率来进行渲染。但是该方法中误差标准制定不是很严格，而且当视点发生交化时，每一帧渲染的多边形的数量就会发生明显的变化，这在实时渲染中会产生一定的视觉影响[9]。二.研究的基本内容，拟解决的主要问题主要研究和探讨了基于DirectX的真实感地形实时渲染技术。在规则格网DEM基础之上，采用基于LOD的DEM多分辨率动态构网技术和多层纹理贴图方法，生成比较真实的地面景观，同时添加了天空、烟雾等效果，使显示效果更加真实。使用当前较为主流的LOD（levelofDetail）地形算法，地形（Terrain）的动态渲染技术，其中包括四叉树（QuadTree）地形分割、视点相关的细节层级判断条件、节点的三角扇形渲染等完成真实感地形的渲染。1.基于LOD的动态构网算法的实现由于地形规则格网数据的特殊性，我们不需要采用链表结构来实现四叉树，而是创建了两个数组，一个用来存储地形的高程信息，另一个用来存储对应点的...