第5章DEM的可視化

第五章DEM的可視化本章主要內(nèi)容地形可視化概念地形一維可視化表達(dá)地形二維可視化表達(dá)地形三維可視化表達(dá)地形三維景觀模型地形場(chǎng)景漫游與動(dòng)畫5.1概述5.1.1可視化可視化（Visualization）是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形圖像處理技術(shù)，將復(fù)雜的科學(xué)現(xiàn)象、自然景觀以及十分抽象的概念圖像化，以便理解現(xiàn)象，觀察其模擬和計(jì)算的過(guò)程和結(jié)果，發(fā)現(xiàn)規(guī)律和傳播知識(shí)。根據(jù)可視化技術(shù)的特點(diǎn)及其對(duì)象的不同，可視化可分為科學(xué)計(jì)算可視化（VisualizationinScienceComputing）與信息可視化（VisualizationinInformation）兩種類型?？茖W(xué)計(jì)算可視化是指空間數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化，而信息可視化則是指非空間數(shù)據(jù)的可視化?？茖W(xué)計(jì)算可視化：是指運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)將科學(xué)計(jì)算過(guò)程中的數(shù)據(jù)及其計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像，在屏幕上顯示出來(lái)并進(jìn)行處理。它涉及到三維數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化、計(jì)算過(guò)程的交互控制與引導(dǎo)、圖像生成與圖像處理的并行算法、面向圖形的程序設(shè)計(jì)環(huán)境、圖像傳輸?shù)膶拵ЬW(wǎng)絡(luò)和協(xié)議以及虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)等?？茖W(xué)計(jì)算可視化的核心是將三維數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為圖像，實(shí)現(xiàn)三維數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化，它涉及到標(biāo)量、矢量的可視化、流場(chǎng)的可視化、數(shù)值模擬及計(jì)算的交互控制、海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理及傳輸、圖形及圖像處理的向量及并行算法等?？茖W(xué)計(jì)算可視化的應(yīng)用：醫(yī)學(xué)醫(yī)療、地震勘探、氣象預(yù)報(bào)、分子結(jié)構(gòu)、流體力學(xué)、有限元分析、天體物理、海洋觀察、地理信息、洪水預(yù)報(bào)、環(huán)境保護(hù)等社會(huì)經(jīng)濟(jì)與自然的各個(gè)方面，并發(fā)揮著重要的作用。信息可視化是一種幫助人們表現(xiàn)數(shù)據(jù)或挖掘數(shù)據(jù)隱含信息的手段，目的是輔助人們得出某種結(jié)論性的觀點(diǎn)。科學(xué)計(jì)算可視化是指空間數(shù)據(jù)場(chǎng)的可視化，而信息可視化則是指非空間數(shù)據(jù)的可視化。信息可視化的研究?jī)?nèi)容：包括層次信息結(jié)構(gòu)可視化、多維數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可視化、時(shí)空數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可視化、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)可視化、分布環(huán)境算法可視化、網(wǎng)絡(luò)瀏覽歷史可視化等。其應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)已延伸至超級(jí)計(jì)算機(jī)性能評(píng)價(jià)、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)監(jiān)控、地理、人口、礦產(chǎn)和市場(chǎng)等方面?？梢暬芯康囊饬x：目前大量的數(shù)據(jù)沒(méi)有被有效的利用，原因之一就是這些數(shù)據(jù)以其他的形式（如比特）存放，這就需要可視化的手段和知識(shí)得到普及。實(shí)現(xiàn)人與人和人與機(jī)之間的圖象通訊，而不是目前的文字或數(shù)字通訊，從而使人們觀察到傳統(tǒng)方法難以觀察到的現(xiàn)象和規(guī)律?？梢暬夹g(shù)可以使人類不僅被動(dòng)地得到計(jì)算結(jié)果，而且知道在計(jì)算過(guò)程中發(fā)生了什么現(xiàn)象，并可通過(guò)改變參數(shù)，觀察其影響，對(duì)計(jì)算過(guò)程實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)和控制。5.1.2地形可視化

地形可視化主要研究基于DEM的地形顯示、簡(jiǎn)化、仿真等內(nèi)容，是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)分支，屬于科學(xué)計(jì)算可視化的范疇。其發(fā)展過(guò)程如下圖。5.1.2地形可視化傳統(tǒng)的表達(dá)方式：等高線地形圖、剖面線、沙盤等---直觀性差、制作費(fèi)時(shí)。近代地形表達(dá)：以三維地形模擬和表達(dá)為基本特征，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而發(fā)展—經(jīng)歷了三維地形圖、實(shí)體型（模擬灰度圖）三維地形圖、高度真實(shí)感三維地形圖三個(gè)階段。5.1.2地形可視化計(jì)算機(jī)圖形學(xué)發(fā)展初期：限于計(jì)算機(jī)處理速度和顯示器分辨率等，只能繪制以線劃符號(hào)表示的三維地形圖，一般采用透視變換原理，按剖面方向消隱，地形表面沒(méi)有經(jīng)過(guò)光照模擬處理，雖然其地形起伏的立體感較強(qiáng)，但內(nèi)容單調(diào)、信息貧乏、真實(shí)感差。20世紀(jì)60年代末以來(lái)：引用光照模型，繪制具有表面明暗灰度連續(xù)變化的地形實(shí)體模型圖，其立體效果比三維線劃圖好并且具有一定的真實(shí)感，但其信息量和實(shí)用性不夠。20世紀(jì)90年代：隨著計(jì)算機(jī)圖形顯示性能的提高，高度真實(shí)感圖形生成算法不斷出現(xiàn)和完善，地形可視化顯示進(jìn)入高度真實(shí)感立體圖繪制時(shí)期。（1）地形可視化表達(dá)的維數(shù)劃分地形可視化從維度上來(lái)講，可分為三類，即一維可視化、二維可視化和三維可視化。一維可視化一般是指地形斷面（縱斷面，橫斷面），即通過(guò)圖示的方式反映地形在給定方向上的起伏狀況。二維可視化將三維地形表面投影到二維平面，并用約定的符號(hào)進(jìn)行表達(dá)，根據(jù)所采用的方式，二維可視化又有寫景法、等高線法、分層設(shè)色法、明暗等高線、半色調(diào)符號(hào)表達(dá)等等。三維可視化試圖通過(guò)計(jì)算機(jī)模擬的手段來(lái)恢復(fù)真實(shí)地形，包括線框透視、地貌暈渲、地形逼真顯示、多分辨率地形模型等等。（2）地形可視化從數(shù)據(jù)源角度可分為：基于等高線DEM、格網(wǎng)DEM和不規(guī)則三角網(wǎng)DEM。不同類型可分別實(shí)現(xiàn)上述的一維、二維、三維可視化內(nèi)容，但各自的應(yīng)用范圍和實(shí)現(xiàn)方式不同。TIN能較好地反映地形結(jié)構(gòu)線等地形基本特征，但數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，適用于小區(qū)域地形可視化和地形特征計(jì)算。格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于與遙感影像集成，適用于大區(qū)域宏觀地形特征。（3）技術(shù)角度分為靜態(tài)可視化和交互式動(dòng)態(tài)可視化靜態(tài)可視化將整個(gè)地形區(qū)域范圍以二維或三維圖形圖像形式顯示成一幅圖像。動(dòng)態(tài)可視化利用計(jì)算機(jī)動(dòng)畫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)交互式地形瀏覽。（4）地形角度分為真實(shí)地形和模擬地形真實(shí)地形是現(xiàn)實(shí)世界中真實(shí)地形的再現(xiàn)，具有非常高的真實(shí)度，一般是基于DEM實(shí)現(xiàn)的，特點(diǎn)是精度高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，圖形生成速度慢。模擬地形是當(dāng)對(duì)地形的逼真度要求不高，只要滿足感官上的要求，速度快，但不能和客觀地形相對(duì)應(yīng)。（5）紋理角度分為基于分形（分形幾何學(xué)是一門以非規(guī)則幾何形態(tài)為研究對(duì)象的幾何學(xué)。海岸線作為曲線，其特征是極不規(guī)則、極不光滑的，呈現(xiàn)極其蜿蜒復(fù)雜的變化。我們不能從形狀和結(jié)構(gòu)上區(qū)分這部分海岸與那部分海岸有什么本質(zhì)的不同，這種幾乎同樣程度的不規(guī)則性和復(fù)雜性，說(shuō)明海岸線在形貌上是自相似的，也就是局部形態(tài)和整體態(tài)的相似。）基于遙感影像基于紋理影像三種方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程相似，由于紋理來(lái)源不同，其紋理匹配和幾何變換過(guò)程不同。5.2地形一維可視化表達(dá)地形一維可視化表達(dá)的基本形式是地形剖面。地形剖面刻畫沿一條直線或曲線在垂直方向上的地形起伏情況。是工程中常用的一種地形起伏表達(dá)形式，特別是現(xiàn)狀工程如公路、鐵路、渠道等。制作過(guò)程：（1）在等高線圖上畫一條線；

（2）標(biāo)記等高線與剖面線的交叉點(diǎn)，并記錄其高程；

（3）以高程為縱軸，距離為橫軸，做圖。5.3地形二維可視化表達(dá)地形二維可視化表達(dá)是把三維地形表面投影到屏幕上，并用約定的方式進(jìn)行表達(dá)。常用的二維表達(dá)方式有等高線法、明暗等高線、高程分層設(shè)色等。5.3.1等高線法：等高線是高程相等的相鄰點(diǎn)的連線，是地形表達(dá)最為常用的形式，能較為科學(xué)地反映地面高程、山體、坡度、坡形、山脈走向等基本的地貌形態(tài)及其變化。等高線法制作過(guò)程：（1）內(nèi)插等高點(diǎn)：線性內(nèi)插-在所有格網(wǎng)邊或三角形邊內(nèi)插判斷出所有的等值點(diǎn)（指定等高線的高程）。（2）追蹤等高線：也稱為等值點(diǎn)追蹤：是指按一定的法則將同一條等高線上的離散的等高線點(diǎn)連接起來(lái)。內(nèi)插出來(lái)的點(diǎn)是無(wú)序的，追蹤的目的是把同一條等高線上的相鄰的點(diǎn)連接起來(lái)，形成一條完整的等高線。（3）注記等高線：一般在計(jì)曲線上進(jìn)行，在該條等值線上尋找一個(gè)比較平緩的地區(qū)作為注記位置。（4）光滑等高線并輸出：常用的光滑函數(shù)有張力樣條、分段三次多項(xiàng)式、斜軸拋物線、分段圓弧等，具體選擇哪種光滑方法要根據(jù)制圖要求、等值點(diǎn)疏密程度和計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)能力來(lái)確定。5.3.2明暗等高線法：根據(jù)斜坡所對(duì)的光線方向確定等高線的明暗程度，將受光部分的等高線飾為白色，背光部分的等高線飾為黑色，地圖的底色飾為灰色。提出明暗等高線表達(dá)的理論基礎(chǔ)（1）等高線法地形立體感不強(qiáng)，不便于初學(xué)者使用；

（2）地貌暈渲法難以定量表達(dá)地形的起伏程度；

（3）分層設(shè)色法則對(duì)圖例等要素干擾較大。明暗等高線制作方法：（1）傳統(tǒng)手工繪制

（2）計(jì)算機(jī)繪制明暗等高線制作技術(shù)路線：（1）生成研究區(qū)域DEM；（2）從DEM中按給定等高距提取等高線，并柵格化；（3）從DEM上提取坡向，獲得研究區(qū)的坡向圖，根據(jù)入射光方向?qū)⑵孪驁D劃分為背光面和受光面兩個(gè)部分；例如，假定光源位于地面西北方向，則可將坡向?yàn)?o-45o、225o-360o的部分劃分為受光面；坡向?yàn)?5o-225o的部分劃分為背光面；（4）將柵格化等高線圖與劃分背光受光的二值坡向圖進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)柵格化等高線二值分布，得到明暗等高線地圖。明暗等高線制作的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：（1）利用明暗等高線法表示地貌，坡向是決定明暗變化的唯一因素。由于坡向的變化，使地面產(chǎn)生亮暗的反差，進(jìn)而形成了立體感，明暗等高線地圖中根據(jù)坡向僅劃分陽(yáng)坡面與陰坡面，不受側(cè)面的影響。同時(shí)，明暗等高線法表示地貌時(shí)用色不涉及坡度變化的影響。但在實(shí)際繪圖中，由于地表坡度陡緩的變化使得相同面積區(qū)域內(nèi)等高線密集程度發(fā)生變化，從而形成了在陽(yáng)坡面地面越陡白色等高線越集中，在陰坡面地面越陡黑色等高線越集中的表現(xiàn)結(jié)果。由此造成陽(yáng)坡面上隨坡度變陡而漸趨明亮，陰坡面上隨坡度變陡而漸趨陰暗的視覺(jué)效果，使得整體效果增強(qiáng)。明暗等高線制作的兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：（2）明暗等高線地圖以灰色為底色，以黑、白二色為等高線的著色。黑、白、灰三種色僅有明度特征，因而明暗等高線地圖基本是同種色之間的明度對(duì)比。黑、白二色屬無(wú)彩色系，均為不含飽和度特性的色。因此明暗等高線地圖以高明度色彩為主，明度差較大的對(duì)比。給人的視覺(jué)感受是光感強(qiáng)、體積感強(qiáng)，形象清晰、明朗、銳利。因此實(shí)際應(yīng)用中等高線設(shè)色明度差不宜過(guò)大，以免造成生硬、空洞、簡(jiǎn)單化之感?；疑鳛槠鹨r托作用的底色宜選擇較為淺淡的顏色，一方面不會(huì)給讀者造成刺目的感覺(jué)，另一方面對(duì)圖上其他要素的干擾較小。5.3.3分層設(shè)色法：地形的分層設(shè)色包含兩種類型，即基于常規(guī)的高程分帶設(shè)色和基于高程數(shù)據(jù)的灰度影像（半色調(diào)符號(hào)表示法）。（1）基于高程的分帶設(shè)色：根據(jù)等高線劃分出地形的高程帶，逐層設(shè)置不同的顏色，用以表示地勢(shì)起伏的一種方法。高程帶的選擇主要根據(jù)用途及制圖區(qū)域的地勢(shì)起伏特征。設(shè)色基本要求：各色層顏色既要有區(qū)別又要漸變過(guò)渡，以保證地勢(shì)起伏的連續(xù)性；應(yīng)用色彩的立體效應(yīng)建立色層表，使設(shè)色具有立體感。具體選色應(yīng)適當(dāng)考慮地理景觀色及人們的習(xí)慣，如藍(lán)色表示海底地勢(shì)、綠色表示平原、白色表示雪山和冰川等。分層設(shè)色法常與等高線、暈渲等配合使用。（2）基于高程數(shù)據(jù)的灰度影像（半色調(diào)符號(hào)表示法）：當(dāng)?shù)匦我訢EM表達(dá)時(shí)，可以對(duì)不同的高程數(shù)據(jù)賦予不同的灰度，從而通過(guò)不同的色調(diào)差異實(shí)現(xiàn)二維平面上的三維地形表達(dá)。該方法的關(guān)鍵是將高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為灰度域（0-255）中的灰度值（線性內(nèi)插或非線性內(nèi)插——取決于地形變化情況）。該方法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但顯示層次固定（最大256個(gè)），如果研究區(qū)域的高度范圍較大，顯示的細(xì)節(jié)層次就越少。DEM灰度表達(dá)高程5.3.4地形暈渲法：又稱為地貌暈渲法或陰影法，通過(guò)模擬太陽(yáng)光對(duì)地面照射所產(chǎn)生的明暗程度，并用灰度色調(diào)或彩色輸出，得到隨光度近似連續(xù)變化的色調(diào)，達(dá)到地形的明暗對(duì)比，使地貌的分布、起伏和形態(tài)顯示具有一定的立體感，直觀地表達(dá)地面起伏變化。利用DEM實(shí)現(xiàn)地貌暈渲的基本原理：

確定光源方向計(jì)算DEM單元的坡度、坡向?qū)⑵孪蚺c光源方向比較，面向光源的斜坡得到淺色調(diào)灰度值，背光的斜坡得到深灰度值，二者之間的灰度值進(jìn)一步按坡度確定。地形暈渲法DEMHillshade

表達(dá)高程（簡(jiǎn)化的暈渲制作方法）綜合方法綜合方法5.4地形三維可視化表達(dá)的理論基礎(chǔ)5.4.1地形（DEM）三維顯示的基本流程：（1）DEM三角形分割（TIN不需要此步驟）：三角形是最小的圖形單元，大多數(shù)圖形系統(tǒng)都以三角形作為運(yùn)算的基本單元。格網(wǎng)細(xì)化處理：當(dāng)DEM格網(wǎng)較大時(shí)地形模擬容易失真，進(jìn)行逐層細(xì)化，每次進(jìn)行二分處理（內(nèi)插——一變四），細(xì)化的終止條件是每個(gè)DEM格網(wǎng)單元在計(jì)算機(jī)屏幕上的投影面積在4個(gè)像素之內(nèi)。格網(wǎng)三角劃分：DEM的格網(wǎng)三角劃分一般采用單對(duì)角線或雙對(duì)角線剖分法，前者分為兩個(gè)三角形，后者為4個(gè)三角形，對(duì)角線交點(diǎn)高程通過(guò)內(nèi)插算法實(shí)現(xiàn)——當(dāng)格網(wǎng)單元足夠細(xì)時(shí)，不同剖分方案對(duì)可視化效果影響不大。

柵格DEM的三角形分割（2）透視投影變換：投影變換（projectiontransformation）是將一種地圖投影點(diǎn)的坐標(biāo)變換為另一種地圖投影點(diǎn)的坐標(biāo)的過(guò)程。建立地面點(diǎn)（DEM結(jié)點(diǎn)）與三維圖像點(diǎn)之間的透視關(guān)系，由視點(diǎn)、視角、三維圖像大小等參數(shù)確定——即將DEM從其坐標(biāo)系變換到屏幕坐標(biāo)系。把三維物體變換為二維圖形的過(guò)程稱為投影變換。其基本原理包括兩個(gè)方面：即投影變換和消隱處理。根據(jù)投影中心與投影平面之間的距離的不同，投影可以分為平行投影和透視投影。平行投影：如果把中心投影法的投射中心移至無(wú)窮遠(yuǎn)處，則各投射線成為相互平行的直線，這種投影法稱為平行投影法。又可分為斜投影法和正投影法。平行投影法特點(diǎn)：投影大小與物體和投影面之間的距離無(wú)關(guān)。度量性較好。

注：工程圖樣大多數(shù)采用正投影法（簡(jiǎn)單，角度唯一）。透視投影：是用中心投影法將形體投射到投影面上，從而獲得的一種較為接近視覺(jué)效果的單面投影圖。透視投影法特點(diǎn)：它具有距離感、相同大小的形體呈現(xiàn)出有規(guī)律的變化等一系列的透視特性，能逼真地反映形體的空間形象。也稱為透視圖。在建筑設(shè)計(jì)過(guò)程中，透視圖常用來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)對(duì)象的外貌，幫助設(shè)計(jì)構(gòu)思，研究和比較建筑物的空間造型和立面處理，是建筑設(shè)計(jì)中重要的輔助圖樣。透視投影符合人們心理習(xí)慣，即離視點(diǎn)近的物體大，離視點(diǎn)遠(yuǎn)的物體小。它的視景體類似于一個(gè)頂部和底部都被切除掉的棱椎，也就是棱臺(tái)。這個(gè)投影通常用于動(dòng)畫、視覺(jué)仿真以及其它許多具有真實(shí)性反映的方面（3）光照模型：建立一種能逼真反映地形表面明暗、彩色變化的數(shù)學(xué)模型，逐個(gè)計(jì)算每個(gè)像素的灰度和顏色——即計(jì)算景物表面上任一點(diǎn)投向觀察者眼中的光亮度大小和色彩組成。由于光照在三維物體表面上時(shí)各部分的明暗不同，因此，三維地面顯示的逼真性在很大程度上取決于明暗效應(yīng)的模擬。不同光照模型考慮的共同因素：光源位置光源強(qiáng)度視點(diǎn)位置地面對(duì)光的反射和吸收特性不同光照下的三維地形（4）消隱和裁剪：消去三維圖形不可見(jiàn)部分裁減掉三維圖形范圍之外的部分。消隱：為增強(qiáng)圖形的真實(shí)感、消除多義性，在顯示過(guò)程中一般要消除三維實(shí)體中被遮擋的部分，包括隱藏線和隱藏面的消除。線消隱采用二分法，通過(guò)對(duì)線段的逐步二分實(shí)現(xiàn)；面消隱算法主要有畫家算法（深度優(yōu)先算法）、Z緩沖算法、光線跟蹤法、掃描線Z緩沖法、區(qū)間掃描算法、區(qū)域子分割算法等。裁剪：在使用計(jì)算機(jī)處理圖形信息時(shí)，計(jì)算機(jī)內(nèi)部存儲(chǔ)的圖形比較大，而屏幕顯示只是圖的一部分。必須確定圖像中那些落在屏幕之內(nèi)和之外的部分，這個(gè)選擇處理過(guò)程即為裁剪。裁剪處理的基礎(chǔ)：點(diǎn)在區(qū)域內(nèi)外的判斷以及圖形元素與區(qū)域邊界求交。裁剪算法主要有Sutherland-Hodgeman算法和Weiler-Atherton算法等。（5）圖形繪制和存儲(chǔ)依據(jù)各種相應(yīng)的算法繪制并顯示各種類型的三維地形圖，并按相應(yīng)文件存儲(chǔ)。（6）地物疊加三維地圖上疊加各種地物符號(hào)、標(biāo)記，并進(jìn)行顏色、亮度、對(duì)比度的處理。5.5.1三維線框透視模型：線框模型是對(duì)三維對(duì)象的輪廓描述，用頂點(diǎn)和鄰邊來(lái)表示三維對(duì)象。優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于理解，數(shù)據(jù)量小，建模速度快。缺點(diǎn)：沒(méi)有面和體的特征，表面輪廓線隨著視線方向的變化而變化，不能消除隱藏線，不能做任意剖切，不能進(jìn)行兩個(gè)面的求交等。5.5地形三維可視化表達(dá)5.5.2立體等高線模型：借助于計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)平面等高線構(gòu)成的空間圖像在平面上的立體體現(xiàn)。首先在DEM上計(jì)算等高線，然后進(jìn)行屏幕坐標(biāo)變換，最后進(jìn)行消隱和裁剪。平面等高線立體等高線5.5.3地形三維表面模型：在三維線框模型基礎(chǔ)上，通過(guò)增加有關(guān)的面、表面特征、邊的連接方向等信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)三維表面的以面為基礎(chǔ)定義和描述。優(yōu)點(diǎn)：可以進(jìn)行面面求交，線面消除，明暗色彩等應(yīng)用。5.5.4地形三維景觀模型：紋理映射：圖像的消隱、光照模擬、明暗處理等只能生成顏色單一的光滑景物表面，難以達(dá)到真實(shí)感圖形的要求，真實(shí)的景物表面存在著豐富的紋理細(xì)節(jié)，一般將景物表面紋理細(xì)節(jié)的模擬稱為紋理映射。紋理映射技術(shù)是把在一個(gè)紋理空間中制作的二維紋理圖像映射到三維物體表面，關(guān)鍵是建立空間坐標(biāo)與紋理空間坐標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。紋理映射為了彌補(bǔ)上述灰度圖像只是表示地形起伏情況的不足，就需要表現(xiàn)出地表的各要素特征，即可以通過(guò)添加表面細(xì)節(jié)來(lái)達(dá)成，這種在三維物體上加繪的細(xì)節(jié)稱為紋理。根據(jù)紋理圖像的外觀可將其分為顏色紋理和凸凹紋理。顏色紋理主要用來(lái)表現(xiàn)表面較為光滑但有紋理圖案的物體，如刨光的木材、從較高的高空觀察的地景等。凸凹紋理則用來(lái)表現(xiàn)外觀凸凹不平如未磨光的石材、從近處觀察的地景或從高空觀察的地景(把地球理解為一個(gè)表面光滑的球，面的起伏作為紋理)等。生成顏色紋理的一般方法是在一個(gè)平面區(qū)域上預(yù)先定義紋理圖案，然后建立物體表面的點(diǎn)與紋理空間的點(diǎn)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，此即所謂的紋理映射。生成凹凸紋理的方法是