● 摘要
动态地形是虚拟环境建模技术中的重要研究内容，体现了实体与地形间的实时交互作用，在军事仿真、城市规划等领域有着广泛的应用需求。现有的动态地形实时绘制方法主要存在两个问题：一是形变区域的多分辨率三角网格模型的边缘结合问题；二是多个仿真节点实时修改地形后的数据一致性问题。针对这两个问题，论文研究了动态地形中的多分辨率表示、简化和变化数据时序特性，取得了一些研究成果。1．提出了基于有效活跃顶点集（EAVS：Enable Active Vertex Set）的地形网格模型简化算法。论文总结了地形多分辨率表示、简化绘制方法，依据顶点间的依赖关系，建立地形表面有效网格模型的EAVS，并基于EAVS提出了地形的网格简化算法。该算法利用有向无环图表示顶点间的依赖关系，在绘制地形表面三角网时，根据三角形连续出现在一定帧数内（即活跃帧）的特点，对三角形的视见性判断计算进行了优化处理，降低了生成地形层次细节的计算时间。实验结果验证了该算法的快速性和有效性。2．提出了地形变化区域的多精度数据混合与完整性保持的绘制方法。地形的局部区域发生形变后导致地表各处的数据精度和颜色纹理发生了变化。针对地形局部数据精度提高，应用地表单元格的动态扩展技术，根据地形块边界顶点活跃特点，研究并证明了需要扩展数据精度的最大区域，进而提出了地形多精度数据混合绘制方法。针对变化区域的边界，在定义变化区域的基本划分和最优划分的基础上，提出利用强迫边界点活跃来保持区域完整性的绘制方法，并建立了依赖于视点的变化区域细节层次以减少三角形的被迫分裂。3．针对动态计算层次细节形成的三角网格在地形子块边界出现裂缝的问题，给出了基于窗口扫描的分块绘制算法。从边界顶点的深度性质出发，建立了两相邻块间的裂缝处理操作，设计了2×2窗口内块间裂缝的处理步骤，从而给出了消除块间裂缝的窗口扫描算法。该算法保证了一次窗口处理后的结果不会影响先前处理过的边界，从而有效解决了这种影响的传递。实验结果表明，算法可以有效地解决地形块间裂缝问题，且对地形的实时绘制性能影响极小。4．对地形在仿真过程中局部变化数据的时空关系进行了研究，提出了一种按时间变化次序及空间关系保存局部变化数据的时序模型。该模型把子区域地形几何数据定义为单纯复合形集，按地形变化时间顺序和空间关系组织成一个偏序集，定义的合并操作可合成指定时间的地形数据。时序模型将各仿真节点的变化数据组织在一起，用来保证地形变化数据的一致性。实验表明，用有向无环图表示地形变换数据间的时空关系，提高了合成地形的计算性能。最后，实现了基于HLA/RTI的分布动态地形仿真系统DDTS(Distributed Dynamic Terrain Simulation)。设计了基于地形规则网格的场景建模中的地形匹配方法，通过动态地形的时序模型记录和提供地形的变化数据，基于HLA中时间管理来序列化地形变化事件，实现了DDTS。动态地形仿真实验验证了DDTS的有效性。