第1章 绪论

1.1 引言

1.2 空间及空间环境

1.2.1 高层中性大气

1.2.2 电离层等离子体

1.2.3 地球磁场

1.2.4 地球辐射带

1.2.5 空间碎片与微流星体

1.2.6 空间环境研究现状与趋势

1.3 分布式交互仿真

1.3.1 分布式交互仿真发展历程

1.3.2 分布式交互仿真发展趋势

1.4 航天可视化仿真

1.4.1 科学计算可视化

1.4.2 可视化仿真技术

1.4.3 航天可视化仿真技术

1.5 空间环境可视化仿真

第2章 空间环境探测

2.1 引言

2.2 空间环境探测

2.3 高层中性大气探测

2.4 电离层等离子体探测

2.5 地磁场探测

2.6 地球辐射带探测

2.7 空间碎片和微流星体探测

2.7.1 空间碎片的分类

2.7.2 空间碎片的地基观测

2.7.3 空间碎片的天基观测

第3章 空间环境仿真相关理论基础

3.1 引言

3.2 数字地球与数字空间

3.2.1 数字地球

3.2.2 数字空间

3.3 空间环境信息系统

3.3.1 相关研究回顾

3.3.2 多维动态空间环境模型

3.3.3 空间环境信息系统的概念

3.3.4 空间环境信息系统的研究对象

3.3.5 基于CIS的空间环境信息系统分析

3.4 空间环境信息的时空语义

3.4.1 空间坐标系

3.4.2 时间基准系统

3.5 空间环境数据库

3.5.1 静态空间自然环境数据库

3.5.2 日地天体活动指数数据库

3.5.3 空间目标数据库

3.5.4 空间自然环境及其效应模型数据库

第4章 空间自然环境模型与数值计算

4.1 太阳位置的解析法描述

4.1.1 太阳在惯性空间的坐标计算模型

4.1.2 太阳黄经计算模型

4.2 恒星位置与绝对星等的计算

4.3 空间自然环境分布模式

4.4 高层中性大气数值计算

4.4.1 MSIS2000模式

4.4.2 MET模式

4.4.3 HWM93模式

4.4.4 CIRA86模式

4.5 电离层等离子体数值计算

4.5.1 IRI2007模式

4.5.2 Chiu模式

4.6 地球基本磁场数值计算

4.6.1 IGRF模式

4.6.2 IGRF2010计算模式

4.7 地球辐射带数值计算

4.7.1 AE8和AP8模式

4.7.2 地球辐射带计算模型

4.7.3 由经纬度计算磁坐标

……

第5章 空间碎片环境模型与数值计算

第6章 航天器轨道数值计算

第7章 空间环境效应与数值仿真

第8章 空间环境数据场的几何建模

第9章 空间环境三维可视化引擎

第10章 空间环境可视化仿真

第11章 空间目标及其轨道可视化仿真

第12章 基于HLA的空间环境仿真

附录A 空间环境模式接口定义

附录B 空间环境数据库中的数据表结构设计

附录C 空间环境仿真成果

参考文献 2100433B

《空间环境建模与可视化仿真技术》遵循理论与实践相结合的原则，采用理论分析与仿真实验相结合的方法，系统阐述了空间环境仿真的相关理论、方法、技术及应用。全书共12章，主要介绍了空间环境及其建模仿真理论，空间环境数值建模与仿真，空间环境三维建模与可视化仿真和基于HLA的分布式空间环境仿真应用。

《现代系统建模与仿真技术(修订版)》系统、全面地论述系统建模与仿真理论、方法、技术及应用，反映国内外该领域的最新技术学术成果和发展趋势。全书分为系统建模理论、方法、技术及应用和计算机仿真技术与应用两大部分。注重基础理论、方法与技术论述，强调理论结合实际，内容丰富、新颖，突出实际工程应用是《现代系统建模与仿真技术(修订版)》的鲜明特色。《现代系统建模与仿真技术(修订版)》涉及航空、航天、航海、核能、机械、电子、信息、控制、交通、通信、环保、系统工程、经济、军事和科学试验等多个学科领域，主要读者对象为高等院校理工和军事类本科生和研究生，亦可作为科学工作者、工程技术人员及高校教师的重要参考书。

虚拟作物这本书基于三维建模与可视化技术，主要讲解了虚拟作物的三维建模和可视化的基本知识、作物器官的三维建模和可视化、作物动态三维建模与可视化、作物的内部三维建模方法，以及作物生长三维建模与可视化软件的设计与开发方法，结合玉米和黄瓜这两种主要作物给出了大量的算法实现过程实例。本书的主要研究对象，是如何利用计算机三维显示技术实现作物从外部到内部、从静态到动态生长的整体结构建模方法和实现技术。全书内容覆盖面广而又具针对性，图示及程序实例丰富，可作为从事虚拟现实技术、计算机图形图像、虚拟作物研究的大中专院校的本科生、研究生，以及科研人员和计算机软件开发人员的参考用书。

第1章 作物三维建模与可视化的基本知识

1.1 概述

1.1.1 引言

1.1.2 虚拟现实技术及虚拟植物

1.1.3 国内外虚拟植物的研究概况

1.1.4 小结

1.2 虚拟作物建模理论

1.2.1 植物生长建模的分类

1.2.2 主要的植物建模方法

1.2.3 各种植物建模方法的比较

1.2.4 小结

1.3 作物可视化技术

1.3.1 可视化技术的基本概念

1.3.2 图形显示的基础理论

1.3.3 植物特性的可视化处理

1.3.4 小结

第2章 作物器官的三维建模与可视化

2.1 作物叶片静态三维建模与可视化

2.1.1 Cardinal样条插值

2.1.2 基于Cardinal样条插值模型的提出

2.1.3 基于三角面片的建模

2.1.4 建模实现

2.1.5 基于粒子系统的叶片纹理构造算法

2.1.6 小结

2.2 作物果实的几何构造算法

2.2.1 黄瓜果实形态模型的建立

2.2.2 玉米果实的构造算法

2.2.3 小结

2.3 花的几何构造算法

2.3.1 黄瓜花的构造

2.3.2 玉米雄穗的构造算法

2.3.3 小结

第3章 作物动态三维建模与可视化

3.1 作物叶片的动态三维建模

3.1.1 玉米叶片形态建成过程中主要形态变化特征

3.1.2 玉米叶片三维形态的数学描述

3.1.3 玉米叶片的虚拟生长

3.1.4 系统实现

3.1.5 小结

3.2 作物根系动态三维建模与可视化

3.2.1 玉米根系的结构、生长及分布

3.2.2 玉米根系动态生长的数学描述

3.2.3 基于粒子系统的构建

3.2.4 系统实现

3.2.5 小结

3.3 基于双尺度自动机作物生长建模与可视化

3.3.1 双尺度自动机模型的原理

3.3.2 基于双尺度自动机的玉米拓扑结构建模

3.3.3 基于双尺度自动机的黄瓜拓扑结构的生成

3.3.4 小结

第4章 作物内部三维建模方法

4.1 基于切片技术的作物内部三维重建的研究现状

4.1.1 国内外研究现状

4.1.2 国内已有的研究实例

4.1.3 国外已有的研究实例

4.1.4 各种理论算法的研究现状

4.1.5 小结

4.2 作物茎切片图像获取及图像处理

4.2.1 显微图像的获取

4.2.2 图像的预处理

4.2.3 轮廓提取

4.2.4 图像配准

4.2.5 小结

4.3 基于轮廓线的三维绘制

4.3.1 引言

4.3.2 轮廓插值方法

4.3.3 OpenGL及特性

4.3.4 重建用到的数据结构及算法

4.3.5 实验结果

4.3.6 小结

4.4 基于体素的面绘制

4.4.1 引言

4.4.2 等值面的抽取

4.4.3 MT算法

4.4.4 VTK简介

4.4.5 借助VTK实现面绘制

4.4.6 小结

4.5 基于体素的直接体绘制

4.5.1 体绘制技术概述

4.5.2 常见的体绘制算法

4.5.3 光线投射算法(图像空间序)

4.5.4 物体空间序的体绘制方法(投影体绘制)

4.5.5 Ray Casting的改进算法

4.5.6 借助VTK实现体绘制

4.5.7 小结

第5章 作物生长三维建模与可视化软件的设计与开发

5.1 面向对象思想作物生长可视化软件的开发技术

5.1.1 引言

5.1.2 软件的关键技术

5.1.3 软件的体系结构

5.1.4 小结

5.2 “黄瓜模拟可视化系统”软件的设计与实现

5.2.1 从软件工程的角度进行分析和设计

5.2.2 单个器官的可视化

5.2.3 植株的可视化

5.2.4 群体漫游与动态生长

5.2.5 小结

参考文献

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