三维真实感地形生成是地形三维可视化及其实时绘制技术中的重要组成部分。地形三维可视化的最终效果是通过在计算机屏幕上逼真地显示体现的，而绘制渲染速度的快慢又与采用的绘制算法直接相关。三维真实感图形生成一般需要进行建模、空间变换、光照处理、可见面识别、背景遮挡、阴影处理和纹理映射等复杂过程，编程实现往往需要大量的建模处理和复杂运算，计算和处理过程相当复杂和繁琐，即使对专门从事计算机二维图形开发的专业人士也是一个艰巨的任务，而随着三维图形硬件芯片的出现和Direct3D、OpenGL等三维图形软件标准库的建立，该过程实现变得简单直观和易于编程操作。

在Direct3D和OpenGL底层软件接口的基础上，人们开发出了集成的海洋三维信息可视化软件平台，以及对地形或海洋三维可视化的二次开发软件包。目前，最为流行的集成应用模式为基于球体系统的海洋多源信息的集成与可视化共享。中国极地研究中心开发的极地航迹地理信息系统，利用Skyline平台集成了GPS航迹数据、站位信息以及物理海洋、海洋化学、生物、地质等科学调查数据，并在球体上实现了信息的可视化查询和展示。国外最成功的空间信息集成应用当属Google Earth软件平台，2009年5月推出的Google Ocean版，基于球体模型不仅集成了遥感影像、基础地理数据、图片信息、地物模型，还实现了海洋水体、海底地形、海平面数据展示模块的集成显示，海洋建模功能也不断完善，一个真实、立体、生动的海洋环境呈现在人们面前。除了Google以外，NASA的World Wind、ESRI的ArcGlobe、Skyline公司的Skyline软件平台均提供了基于地球球体模型的空间信息集成接口，为海洋空间信息的集成和可视化共享提供了较为成熟的平台。

1.Google Ocean

谷歌海洋（Google Ocean）是美国搜索引擎巨头谷歌公司（Google）在美国当地时间2009年2月2日推出的新版5.0谷歌地球（Google Earth）软件的新增功能（另一种新增功能为谷歌火星）。这款软件是一款借助卫星照片和海洋探测地图相结合的海床浏览工具，为使用者带来世界各地海洋的水下全景图，使用户在自家电脑上就可以实现畅游海洋的梦想（图10-29）。

2.World Wind

World Wind是NASA发布的一个开放源代码（Open Source）的地理科普软件（由NASA Research开发，由NASA Learning Technologies来发展），它是一个可视化地球仪，将NASA、USGS以及其他WMS服务商提供的图像通过一个三维的地球模型展现，近期还包含了火星和月球的展现。

用户可在所观察的行星上随意地旋转、放大、缩小，同时可以看到地名和行政区划。软件还包含了一个软件包，能够浏览地图及其他由互联网上的OpenGIS Web Mapping Service提供的图像。

图10-29　谷歌海底可视化

NASA World Wind俗称地球放大镜，是由美国国家航空航天局研发，类似Earthview 3D的鸟瞰工具，是多种技术的结晶，而且目前完全免费。透过这套程序的3D引擎，可以让你从外太空看见地球上的任何一个角落。结合在线的资料库，World Wind最高的解析度可以达到每像素代表15m，也就是说一些比较大的街道可以看得一清二楚，而且包括了可见光以外的影像。此外，透过其中的功能，用户可以进行一趟地球的3D飞行之旅，体验飞过圣母峰的感觉。另外，透过及时动画形成的模组可以体验飓风席卷佛罗里达州或者了解气候变化情况。

3.ArcGIS

ArcScene和ArcGlobe是ArcGIS三维显示和三维分析应用程序。ArcGlobe将所有数据投影到球体表面上，使场景显示更接近现实世界，适合于全市、全省、全国甚至全球大范围内的数据展示。数据内部在不同细节等级处（比例）被自动分为许多块（tiles），通过创建多分辨率的数据表达（矢量要素只有一个细节等级），即使是很大的数据，也只需有限量的块即可满足显示一个3D视图。

ArcScene将所有数据投影到当前场景所定义的空间参考中，默认情况下，场景的空间参考由所加入的第一个图层空间参考决定。ArcScene中场景表现为平面投影，适合于小范围内精细场景刻画。ArcScene是一个适合于展示三维透视场景的平台，可以在三维场景中漫游并与三维矢量与栅格数据进行交互。ArcScene是基于OpenGL的，支持TIN数据显示。显示场景时，ArcScene会将所有数据加载到场景中，矢量数据以矢量形式显示，栅格数据默认会降低分辨率来显示以提高效率。(www.daowen.com)

4.Skyline

Skyline是一套优秀的三维数字地球平台软件。凭借其国际领先的三维数字化显示技术，它可以利用海量的遥感航测影像数据、数字高程数据以及其他二维、三维数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景（图10-30）。

5.OSG Ocean

图10-30　Skyline海底可视化

OpenSceneGraph（OSG）是一个开源的三维引擎，被广泛地应用在可视化仿真、游戏、虚拟现实、科学计算、三维重建、地理信息、太空探索、石油矿产等领域。OSG采用标准C++和OpenGL编写而成，可运行在所有的Windows平台、OSX、GNU/Linux、IRIX、Solaris、HP-Ux、AIX、Android和FreeBSD操作系统。OSG在各个行业均有着丰富的扩展，能够与使用OpenGL书写的引擎无缝的结合。OSG Ocean是基于OSG开发的海洋三维可视化系统，它是欧盟联合开发的VENUS（Virtual ExploratioN of Underwater Sites）的一部分，其目的主要是作为进行深海探索和勘探的理论方法和技术手段，并采用逼真的模拟手段来重现海洋及海底的真实情景（图10-31）。

图10-31　OSGOcean海底可视化

6.Surfer

Surfer是美国Golden软件公司的产品，是一个功能齐全的三维可视化、轮廓和表面建模软件包。Surfer被广泛用于地形建模、测深建模、景观可视化、表面分析、等高线测绘、流域和3D曲面的绘制、网格绘制和体积测定等。Surfer复杂的插值引擎可将用户的XYZ数据转变为出版质量的地图。相比其他软件，Surfer提供了更多的网格化方法和更多的网格参数控制，包括定制的变量，可以轻松制作基面图、数据点位图、分类数据图、等值线图、线框图、地形地貌图、趋势图、矢量图以及三维表面图等。图10-32为海底专题图。

图10-32　Surfer三维重力地图（Surfer示例数据）