复杂环境影响下雷达探测范围三维可视化研究

【摘要】为了在第一时间准确地在复杂环境下提供可供部队分析的模型资料，雷达探测范围三维可视化模型的使用在其中起到了不容小觑的作用。它通过运用计算机组件技术，准确地得出复杂环境下的地形信息特点，为部队对地形问题进行分析提供了综合的信息，为其做出正确判断给明了方向。该模型使得地质信息在计算机的图形中得以呈现。

【关键词】雷达；探测范围；三维；可视化模型

科学可视化是20世纪80年代后期由美国科学家提出并发展起来的一门新兴边缘技术。近几年来,随着三维可视化技术的迅速发展,可视化技术在部队地形探测领域中已经得到了广泛的应用。三维可视化技术是当前计算机科学研究中的热点之一，可视化技术在这个信息爆炸的时代，成为了人类分析和驾驭信息的有力工具，为用户提供了更加方便、快捷、直观的显示手段。

一、可视化技术简介

所谓可视化就是将数据转化成图形的方式,以求用更加直观的方式支持用户的判断和理解。具体地说,可视化模型就是通过计算机组件对岩体的地质条件，尤其是一些不连续面的空间展布特征，包括不连续面的产状、几何形态、结构面间距、结构面的规模、结构面密度及其各类结构面相互限制、交切而形成的结构体形态，进行科学的计算与分析，并将计算结果所产生的数据转换成图形或图像信息,再进行交互式分析的过程。

科学可视化技术实际上是将科学计算过程中及计算结果所产生的数据转换成图形或图像信息,并在屏幕上显示出来，再进行交互式分析。它涉及到计算机图形学、图像处理、计算机视觉、计算机辅助设计等多个领域，成为研究数据表示、数据处理、决策分析等一系列问题的综合技术。

二、雷达探测范围的三维可视化建模系统

通过采用三维数据结构和有效的建模技术,就能更加充分、客观的反映地层的特点，这既便于数据的管理和操作，也便于在出现问题时进行及时处理。

（一）数据模型

在三维可视化建模系统研究中,数据模型和数据结构是一组十分关键的问题。对于非空间实体，我们可以通过传统的数据库加以表示，而对于通过雷达三级的反射所确定出的地理数据的具置，我们就只能通过建模系统得出其绝对和相对的位置。空间数据模型的一个中心任务就是要研究、表述空间实体及空间关系。这些研究内容是设计空间数据库与构造概念模式的数据基础，它直接影响着空间数据库的数据组织、空间查询和空间分析。

（二）拓扑关系

如何建立、维护空间元素的拓扑关系是三维可视化研究领域中的一个核心问题。拓扑关系的建立使得各种空间的操作与信息查询易于实现。利用雷达探测所确定的具体物理范围，它通过空间中的各种体域、组成体域的各种曲面、构成曲面的边界环、组成环的弧、弧上的结点来描述复杂的地物。

（三）建立模型

利用计算机组件对岩体的情况进行三维计算机模拟并进行可视化分析与研究,最后通过建立三维岩体模型,以便更简洁、直观地研究和分析岩体的形态及其变化规律。但在建立岩体三维模型时,从各剖面着手,根据已有的原始资料,利用勘探线剖面的投影形状,、透视特点，构建出其空间的大致形态，从而形成基础三维空间模型。最后，可以通过对模型在空间上进行旋转、放大、缩小等操作,全面展示地形的空间构造规律。

三、可视化技术在岩土工程中的应用

（一）模拟岩土工程信息图

工区图在反映研究工区的地理位置、地形特点、地表构造等方面扮演着重要的作用。它通过将多种方式的显示方法进行集中与整合，客观、全面、综合的显示出了测线、断层和地形等值线图及其各层位段的分布图。

剖面图是地质专家们重点应用的图件之一。本系统利用数据库的剖面信息，将三维影像投影到了二维平面上，从而得到岩层的透视图，再通过将层位信息和地形信息与图形绘制功能相结合，便绘制好了剖面线图。

三维可视化图形通过将后台数据库和前台的图形绘图功能相结合，从而能够从不同的角度观察到剖面的空间地质层位的组合情况以及空间的特征变化和断层特征的变化情况，从而为地质专家建立三维空间概念提供了重要的帮助。

（二）岩体的三维建模系统

可视化技术在地表建模中已经得到了广泛的应用,无论是在地质岩层研究领、考古领域、还是新型化学高分子领域，都能看到它的应用。例如利用规则网格或Delaney三角网建立三维地表模型。三维地质实体模型的开发、研究也取得了进步。

（三）岩体的三维数值模拟分析

在数值分析中,三维分析远比二维分析更具意义和价值,因为三维分析可以从更加立体的角度，对岩层信息进行分析与处理，只有通过三维分析,才能得到更加合理、客观、准确的结果。而三维有限元分析的前、后处理功能主要依赖于可视化技术来实现。

四、结束语

面对地质条件较为复杂的地区时，通过严格控制雷达探测范围下的三维可视化技术对复杂的环境进行分析与建模，实质上加强了部队工程师对环境空间特征的把握。而更加具体、直观的地理虚拟环境图解，减少了传统复杂抽象的符号,实现了信息使用者与模拟系统的交互操作，极大地提高部队对复杂环境下的空间的分析研究能力。

参考文献：

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