《三维GIS图形开发与建模》课程教学大纲.doc

三维GIS图形开发与建模 3D GIS Graphic Developing and Modeling 一、课程基本情况 课程类别：专业任选课 课程学分： 2 学分 课程总学时： 32 学时，其中讲课：16 学时，实验（含上机）：16学时 课程性质: 选修 开课学期：第6学期 先修课程：C语言或者GIS可视化开发语言；地理信息系统原理Ⅰ 适用专业：地理信息科学 教 材：3D数学基础：图形与游戏开发，清华大学出版社，史银雪、陈洪、王荣静 译，2005，第一版 开课单位：地理与遥感学院 地理信息科学系 二、课程性质、教学目标和任务 三维GIS图形开发与建模课程对地理信息等相关专业而言，是一门专业性较强的专业选修课程。旨在扩宽学生视野，提高学生对于GIS的本质认识，同时培养学生掌握三维GIS基本原理及其开发的基本技能与方法，结合实习课程使学生具备一定的三维GIS图形开发与建模能力。 本课程主要系统讲授三维GIS的基本原理、概念，三维GIS的基本空间数据模型，基于矢量的三维图形学基础，主要三维软件产品及开发工具介绍。同时本课程将教授并带领学生较为系统地学习采用Sketchup软件进行三维建模的方法与技巧，进一步加强同学对于三维GIS的深刻认识。 本课程要求学生着重理解三维GIS的基本原理、概念以及三维GIS的基本空间数据模型，掌握基本的三维图形学基础，并能够基于三维建模软件掌握建筑物等三维地物模型的构建方法，能够达到学以致用的目的。 三、教学内容和要求 第1章 概论（2学时） 了解三维GIS及其意义； 熟悉三维GIS的发展现况、发展趋势； 熟悉三维图形开发在三维GIS中的作用。 初步了解目前常见的开发工具包，软件平台 重点：解三维GIS的含义,开拓学生对于3维GIS的认识眼界 难点：三维GIS 的概念与认知 第2章 GIS空间数据模型（2学时） （1）掌握常见的三维表面模型； （2）理解常见的三维体元模型； （3）熟悉常见的三维混合模型； 重点：各种三维数据模型的理解； 难点：三维空间数据模型的概念与认知； 第3章 三维图形学基础（4 学时） （1）掌握三维向量及其基本操作运算； （2）熟悉三维领域中矩阵的操作及其运算； （3）掌握三维线（线段）的向量表达； （4）掌握三维面（面片）的表达； （5）理解三维体（体元）的表达； 重点：三维向量的基本操作运算以及各种几何对象的表达 难点：三维线、面、体的表达 第4章 三维图形学基本算法（ 6 学时） 4.1三维空间变换矩阵算法（3学时） （1） 二维变换矩阵求算基本思路； （2） 三维旋转与投影变换矩阵求算； （3） 三维平移与切变矩阵求算； （4） 三维符合变换矩阵运算； 重点：三维旋转与投影变换矩阵求算以及三维平移矩阵求算 难点：基于任意向量的三维旋转和投影变换矩阵求算 4.2 三维空间对象表达与碰撞检测算法（3学时） （1）掌握三维空间线段的碰撞检测算法; （2）掌握三维空间三角形面片与线段的碰撞检测算法； （3）掌握包络六面体的碰撞检测算法； （4）掌握三维空间点、线、面以及体元之间最近距离求算算法 重点：三维空间线段的碰撞检测算法以及三维空间最近距离球算算法 ； 难点：三维空间三角形面片与线段的碰撞检测算法与体元最近距离求算算法。 第5章 三维开发与建模软件（2 学时） （1）初步了解vtk开发包进行三维可视化开发的基本思路及方法； （2）初步了解multigen Vega,creator 等三维软件； （3）初步了解其它虚拟现实领域中三维图形开发工具介绍； （4）掌握利用SketchUP进行三维地物建模方法与技巧； 重点:利用SketchUP进行三维地物建模方法 难点：对于目前三维GIS开发以及建模工具及方法的整体把握与认知 四、课程考核 （1）作业等：作业：3-5 次； （2）考核方式：考察（课程论文或三维建模作品） （3）总评成绩计算方式：平时成绩40% + 课程论文报告（作业、作品等）60%＝总评成绩 五、参考书目 (1) 3D数学基础，清华大学出版社；Fletcher Dumn, Lan Parberry　编著,史银雪，陈洪，王荣静 译，2005；　 (2) 3D计算机图形学（OpenGL版），清华大学出版社；（美）Samuel R.Buss编著, 唐龙 等 译,2006； (3) OpenGL编程权威指南,中国电力出版；Mason Woo Jackie Neider　Tom Davis Dave Shreiner编 著,2001；