Modelación de Capas de Superficies de Terrenos en Tres Dimensiones Utilizando BDAM

Abstract

La visualización de terrenos en tres dimensiones juega un papel fundamental en muchas áreas de investigación científica. Un ejemplo es la visualización de simulaciones de fenómenos naturales como las crecidas de un río o el embate de un tsunami. Cuando la dimensión y resolución del mapa es grande se necesitan modelos computacionales que permitan una visualización multi-resolución del mismo, que generen la menor cantidad posible de primitivas gráficas, para hacer posible su visualización eficiente. El componente para la visualización de terrenos en tres dimensiones desarrollado en la Universidad de las Ciencias Informáticas utiliza como modelo computacional el quadtree restringido para la representación multi-resolución de las capas de terrenos. Sin embargo para lograr una triangulación correcta usando esta estructura, se necesita la inclusión de puntos auxiliares, lo que aumenta la cantidad de primitivas gráficas que se generan. En este trabajo se propone, el uso del modelo híbrido de Mallas Dinámicas Adaptativas por Lotes en el componente. Este modelo combina las fortalezas de los modelos jerárquicos y los modelos que generan redes irregulares de triángulos, además utiliza técnicas de simplificación de alta calidad, algoritmos eficientes para la generación de cadenas de triángulos y provee escalabilidad mediante el uso de la memoria externa para la construcción y visualización. Los resultados obtenidos evidencian una reducción significativa de la cantidad de primitivas gráficas, además de obtenerse mejoras con respecto a la calidad visual de las triangulaciones.

Abstract Three dimensional terrain visualization plays a key role in many areas of research such us the simulation of natural phenomena including river floods and the impact of a tsunami. Sometimes the size and resolution of a terrain may be huge, in order to achieve an efficient visualization, with the least possible number of graphic primitives, computational models that allow the multiresolution representation of the terrain are required. The component for the visualization of three dimensional terrain surfaces developed in “La Universidad de las Ciencias Informáticas” uses the restricted quadtree model for the multi-resolution representation of three dimensional terrain layers. However, this computational model needs the insertion of many auxiliary points to obtain a correct triangulation, this insertion increases the number of graphic primitives needed to represent the terrain. The present research proposes the use of the Batched Dynamic Adaptive Meshes (BDAM) model to reduce the number of generated polygons, BDAM as a hybrid model combines the benefits of hierarchical and irregular models and uses high-quality simplification and triangle strip generation algorithms, it also provides the system with scalability by using external memory management allowing the interactive representation of huge terrains. The results obtained during the present research show a significant reduction of the number of generated graphic primitives and a considerable improvement with respect to the visual quality of the generated triangle meshes.