虚拟现实是一种由计算机生成的高级人机交互系统，是计算机图形图像技术与人类认知理论相结合的一个高新技术领域。其实质是利用计算机生成一个以视觉感受为主，也包括听觉、触觉、嗅觉的可感知的环境。数字摄影测量是基于摄影测量的基本原理并运用计算机技术、数字图像处理、计算机视觉、模式识别等多学科的理论与方法，从影像中提取所摄对象用数字方式表达的几何与物理信息的一门学科。　　

在许多模拟人类活动的虚拟现实应用中，虚拟地形环境的建立是一项十分重要的基础性工作。由于虚拟地形环境所面临的是海量的地形数据和地面纹理数据，因此利用这些地理空间数据建立一个逼真的、立体的、可交互的虚拟地形环境并实现具体应用是一项复杂的工程。近年来，一方面航空航天遥感技术和数字摄影测量技术的迅速发展，使得从遥感立体图像中自动获取数字高程模型（DEM）并制作数字正射影像已经成为现实。国际上许多数字摄影测量系统中有关DEM自动提取和数字正射影像自动生成的技术已经成熟，这为地形环境虚拟现实研究提供了直观真实且现势性强的基础数据；另一方面，计算机及其相关技术的飞速发展为我们带来了高速运算的CPU，大容量的内存和硬盘，高性能图形加速显示卡以及基于计算机的立体观察设备，为虚拟现实所必须的海量数据计算和图像的快速实时动态立体显示提供了保证。上述两方面的结合为地形环境虚拟现实的研究与应用带来了前所未有的机遇，也必将促进地形环境虚拟现实技术及其应用的进一步发展。有关DEM自动提取和数字正射影像自动生成的原理在文献中已有详细论述，本文着重论述利用DEM数据和正射影像，运用OpenGL构造真实三维地形模型的有关原理以及在PC机上实现动态立体显示的有关技术。

利用OepnGL构造真实三维地形模型的原理及方法

利用DEM数据和地面纹理数据构造三维地形模型是地形环境虚拟现实中的关键步骤。近几年来，随着计算机技术和计算机图形学的飞速发展，IBM公司、DEC公司、SUN公司、HP公司、Microsoft公司和SGI 公司在GL（Graphics Library）的基础上联合推出了新的三维图形标准OpenGL，并迅速得到了广泛的认可与运用。OpenGL实际上是一种图形与硬件的接口，它独立于硬件设备，窗口系统和操作系统。OpenGL所具有的模型参数设置、纹理映射、自动消隐、双缓存、显示列表等多项功能为逼真三维模型的构建与显示创造了条件。DEM数据可通过数字影像的自动相关来获取，而正射影像则可以运用数字摄影测量中的数字微分纠正和影像镶嵌技术对遥感影像进行处理而得到。利用OpenGL构造真实三维地形模型的原理如下：

基础数据的准备与预处理。DEM数据一般采用规则的格网格式， 这有利于数据的存储与计算。但是地形起伏不大的区域（如平坦地区或水域），规则格网格式的DEM中将会存在大量的冗余数据，直接影响到三维模型构造和纹理映射的运算速度，因此从规则格网DEM数据中提取最能表示地形起伏特征的重要格网点来简化DEM数据就显得十分必要，然后再以重要格网点为基础构建TIN 三角网或方格网来表示地形。对于数字正射影像，则需要用数字图像处理技术来改善影像的质量，以有利于在立体观察中获得最佳的视觉效果。　　

基本参数的设置与计算。三维地形表面的顶点坐标由DEM数据确定。根据格网顶点的坐标计算出每一格网面的法向量值用于产生地形表面的明暗效应。在用 OpenGL绘制三维地形模型和进行纹理映射前，需要用专门的OpenGL函数设定相关的参数。其中包括光照方式、光源位置、颜色模式、明暗处理方式、纹理映射方式等。在此基础上设定视点和观察方向的初值，再分别运用OpenGL的模型变换函数、投影变换函数以及视口变换函数进行模型变换、投影变换和视口变换，将三维地面坐标转换成计算机屏幕坐标，并运用OpenGL所具有的Z缓存自动消隐功能就能构造出三维地形模型。　　

真实纹理映射。用正射影像进行纹理映射是建立逼真虚拟地形环境的重要手段。纹理映射的基本思路是把正射影像“贴”到由DEM数据所构成的三维模型上。