Page 4 - 中国仿真学会通讯2020第1期
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综合自然环境是指对人、装备等存在交互关系的物理世界的描述，它包括地形、大气、海洋和
空间四大领域，其数据具有多源性、复杂性、异构性和海量性等特点。 其中地形环境中包含了地形
高程、地表水系、建筑物和树木等，人与装备等需要跟地形环境相互作用，并产生相应影响。 例如
坡度影响速度、道路限制车辆的运动路线并影响路径规划等。
传统的三维地形模型采用的是地形高程数据和地景纹理照片。 ＭｕｌｔｉＧｅｎ Ｃｒｅａｔｏｒ、３Ｄ Ｓｔｕｄｉｏ ／
３Ｄ ＭＡＸ 等软件，都较好地展现了地形场景的建模能力，多年来也得到广泛应用。 特别是 Ｃｒｅａｔｏｒ
Ｔｅｒｒａｉｎ Ｓｔｕｄｉｏ 软件，采用虚拟纹理和场景数据库技术，在技术层面将全球地形多分辨率的 ＤＥＭ、遥
感影像数据进行集成，实现了全球地形场景的建模与仿真。
要构建高逼真度战场环境，除了要保证进行大规模地形三维建模，还需要对特定部分进行精
细化建模，传统的遥感影像在这方面略有不足。 随着航空摄影技术的发展，特别是倾斜摄影技术
的出现，使得地景纹理数据的获取手段有了长足发展，三维点云数据的生成，也使得地形三维建模
技术有了质的变化。 从地形场景点云数据获取手段来看，生成点云的技术途径主要有卫星立体测
图、倾斜摄影测量、三维激光扫描、多视图立体重建等。 地形点云模型可进一步重建成多分辨率的
面片化地形表面模型，并可形成供可视化使用的场景三维模型库和供数字兵力访问使用的离散高
程、地表材质等地形环境数据库。
本期在地形环境建模与仿真应用领域挑选了的 ３ 篇论文，分别从场景环境数据采集与地形模
型建模、典型地物精细重建、战场地形环境仿真应用不同角度进行阐述，希望能给相关仿真专业人
员提供参考，共同促进国内地形环境建模与环境仿真技术的发展。
《 倾斜摄影测量在地形三维建模中的实验研究》 一文，采用旋翼式无人机搭载倾斜摄影测量相
机对场景进行数据采集，采集下来的图像数据及 ＰＯＳ 点数据利用 Ｓｍａｒｔ ３ＤＣａｐｔｕｒｅ 软件系统进行像
控点匹配、空三加密解算，产生点云模型和 ＯＳＧ 格式的三维实景模型。 论文利用 １９ 个控制点来进
行模型的点位精度和平面精度的计算，来定量评价三维模型的质量。 实验分析表明，无论是平面
位置精度和高程数据精度均达到厘米级。
《 Ａｎ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｔｈｒｅｅ － ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ
Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ》 一文，针对 Ｓｍａｒｔ ３ＤＣａｐｔｕｒｅ 等软件系统对建筑物、树木等点云缺失导致模型
变形严重的问题，提出了一种基于航空倾斜摄影测量或激光雷达设备产生的点云，进行大规模三
维建筑层次化自动建模的方法。 与 Ｓｍａｒｔ ３ＤＣａｐｔｕｒｅ 所用方法相比，该方法可以充分利用原建筑立
面点的几何信息云和屋顶点云，细分提取建筑立面和屋顶点云平面切片，使用 Ｐ －键将立面点云分
割成平面面片的算法，并对平面面片进行聚类以对立面点云进行分层，从而将三维重建的复杂度
降低到二维。 然后基于层次重建方法建立建筑立面，基于块体重构方法建立建筑屋顶，合并了门
面模型和屋顶模型并剪辑不必要的多边形，从而获得更完整的建筑物模型。 通过实验数据和视觉
效果对比，建立的模型精度高、复杂度低、视觉效果好，表明该方法提高了三维建筑造型效果。
《Ｐａｒａｌｌｅｌ Ｉｎｔｅｒｖｉｓｉｂｉｌｉｔｙ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ Ｏｎ ＧＰＵ》 一文，是 ２０１９ 年环境建模与仿真专业委员会举办的
２０１９ 年环境建模仿真学术会议的大会优秀论文，论文重点考虑大地地形环境对于雷达等传感器与
目标等视线通视性的影响。 论文对于远距离视线的通视性计算的问题，考虑有地球曲率和地形数
据精度的影响，将视线分割成不同 ＧＣＳ 面片中的若干段，用计算与几何曲面的交点代替采样，同时
使用有 ＤＬＲ 提供的高精度地形数据，从而降低了计算误差。 为了进一步提高性能，论文在 ＧＰＵ 上
实现了这种通视算法，该系统的计算性能提高了 １０ 倍。
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