[发明专利]一种复杂行星表面模拟生成方法

权利要求书

1.一种复杂行星表面模拟生成方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、利用随机噪声角生成方法获得基础地形

随机噪声角生成方法为：通过多个步长生成地形高程数据，获取分辨率不同的基础地形；

1)、生成步长dr的地形边缘的高程数据：

其中，dr为一个步长；n为调节参数，通过调节n的大小从而调整地形崎岖不平的程度；

通过生成随机噪声角与步长相乘，获得相邻采样点的高程数据M(x,y)与已知x边缘采样点M(x-dr,y)的高程数据差dz；或者，获得相邻采样点的高程数据M(x,y)与已知y边缘采样点M(x,y-dr)的高程数据差dz；

2)、生成非边缘区域步长dr的高程数据：

对于非边缘区域，利用相邻两个采样数据点M(x-dr,y)和M(x,y-dr)加权平均并添加高程数据差dz：

从地形边角部分逐步扩展向整个地形：通过插值方法，获得平缓的地面图像；

3)、通过减小步长dr，重复步骤一1)～2)；直到最小分辨率，将多次生成的高程数据叠加；获得基础地形；

步骤二、通过随机平面生成方法生成多个坡度在预定区间内的平面，将多个平面预定高度以上区域拼接获取多坡度的基础地形；

将普通平面方程ax+by+cz+d＝0，简化为z＝ax+by+c；

1)、通过随机数生成方法定义a、b系数，获取随机平面，通过平面夹角余弦公式，即式(3)：

获得所得随机平面与xoy平面的夹角：

式中，θ即为平面坡度；为两个随机平面的法向量；

2)、在步骤一获得的基础地形上随机任选一点，该点作为该平面的必经点求得系数c，生成带有随机坡度的平面；

3)、重复步骤二1)～2)通过生成多组不同的系数获取不同坡度的平面；然后将多个平面拼接，取最高部分，获取崎岖不平的地形；

步骤三、生成岩石、陨坑地貌特征然后与步骤二获取地形图叠加；

1)、添加陨坑：陨坑函数采取多段函数表示；

分段函数为：Z＝Ax²+Bx+C

主坑形状的确定：

坑唇形状的确定：x＝0.75D,z＝0.75Z；x＝D,z＝0

求得：或

则分段函数表示为：

其中，Z为陨坑横截面的地形高度值，x为以陨坑中心，高度为零的点为原点垂直线为z轴建立坐标系的x轴数值，D为陨坑的直径；

对于具体的坑，坑深Z_d和坑唇高度Z_r与坑直径的关系采用生成随机系数的方法改变：

式中：rand(1)为0～1之间的随机数；

2)、添加岩石；

3)、不同岩石和陨坑直径的数量均按照月海区域陨坑分布模型确定，单位面积内超过某一直径D的陨坑数目为N_c(D)，岩石数目为N_s(D)，采用对数形式表示如下：

陨坑数目分布规律：

岩石数目分布规律：

利用分布规律获取各个直径区间的陨坑数目N_c和岩石数目N_s，形成数组；采用随机数生成的方法获得陨坑、岩石中心位置的横向和纵向位置，根据直径确定陨坑和岩石的影响区域，并计算影响区域内的高程数据，同时修改总高程数据。

2.如权利要求1所述的一种复杂行星表面模拟生成方法，其特征在于：步骤一2)所述插值方法为3次多项式插值。

3.如权利要求1所述的一种复杂行星表面模拟生成方法，其特征在于：步骤一3)所述减小步长dr，成倍减小。