GIS基础-DEM地形可视化

     传统的地学分析图形中，三维地形立体图通常是用一组经投影变换的剖面线或网线构造的，图形简单，内容单一，缺乏实体感，实用价值受到限制。而三维地形模型的动态显示是区域地形等多种要素三维景观的综合体现，具有信息丰富、层次分明、真实感强的特点。

     我们可通过获取地形等高线及地表属性多边形等信息，采用适当的内插拟合方法，生成真实描述实际地表特征的数字高程模型，并用栅格化技术建立相应的描述区域地表类型的属性栅格，经透视投影变换和属性叠加后，采用恰当的消隐处理和光照模型进行显示，再现区域的三维地形形态，取得真实、鲜明、直观的图像效果。

    生成真实感图形基本步骤

      1、建立模型

     模型的建立分以下三个小步：

      （1）建立物体的几何模型，设定物体的光学属性，其中多边形建模方法是最常用的模型表示方法，该方法将对象简化成一系列多边形表面。物体的光学属性包括对光的漫反射系数、镜面反射系数、折射率、透明度、颜色、纹理、粗糙度等；

      （2）设定光源的位置、形状及光学特性；

      （3）设定视点和视屏位置。

       2、计算视屏上各像素点的颜色

      （1）不可见面消除；

      （2）阴影计算；

      （3）光照颜色计算选择合适的光照模型，计算在光源照射下物体表面各可见点对视屏上各像素点的光贡献，由此求出视屏上各像素点的颜色值。

      3．显示计算到屏幕上。

      DEM数据组织

      DEM库采用金字塔结构存放多种空间分辨率的地形数据，同一分辨率的栅格数据被组织在一个层面内，而不同分辨率的地形数据具有上下的垂直组织关系：越靠近顶层，数据的分辨率越小，数据量也越小，只能反映原始地形的概貌；越靠近底层，数据的分辨率越大，数据量也越大，更能反映原始地形详情。

      数据分块调度

      由于受到目前操作系统处理数据量的限制,存在于DEM库中的海量地形数据不可能全部常驻内存。鉴于内外存的数据交换非常耗时，为了尽量减少数据库中的数据存取，需要针对三维地形可视化的特点对空间对象进行缓冲管理。

在内存中用一块存储区作为数据缓冲区，由于数据缓冲区的大小有一定限制，在进行数据存取时只能将部分数据读入，操作过程中需要进行数据的“部分装入”和“部分对换”，这种数据交换技术称为缓冲管理。

      视域范围计算

      如图