瓦片金字塔模型技术的研究与实践

海量栅格数据的简化与压缩是近年来三维GIS领域的研究热点。本文在研究瓦片金字塔技术的前提下,基于线性四叉树结构,采用重采样、分层分块的方法构建了海量栅格数据的瓦片金字塔模型,并以该模型为基础设计实现了一个Web3DGIS平台。实验证明,本文设计的平台能够满足海量地形及影像数据的实时三维可视化要求。     

Web环境下三维复杂模型的简化与可视化方法研究

大规模三维模型数据传输和可视化是面向Web的3D GIS应用的关键技术之一。而三维复杂模型较大的数据量和有限的网络带宽又制约着大规模三维模型传输和可视化的发展。文中结合三维模型简化技术与渐进式传输可视化技术,以电力杆塔模型的简化和传输为例开展研究,并利用Cesium平台进行模型可视化,通过实验对该方法进行验证。结果表明,该方法简单、实用,模型传输和渲染效率显著提高,不同分辨率模型之间切换顺畅,使复杂精细的三维模型脱离了专业平台的束缚,在Web环境下的应用更加便捷和高效。     

城市海量三维场景的高效裁剪算法研究

针对目前三维GIS领域缺少城市海量三维场景的快速裁剪算法,方便城市三维数据的分发与应用,本文在对三维场景进行分区组织以及动态调度的基础上,提出了一种层-区-块-模型四层次由粗到精的快速真三维裁剪算法。数个城市的应用实践证明,该算法准确、高效,适用于城市海量三维场景的快速裁剪。     

专题数据三维地形可视化Web应用的实现

GIS和Web技术的发展,促进了各类专题的三维可视化在Web上的广泛应用。专题数据三维地形可视化技术和NewMap软件的结合,可以实现海量专题三维数据在Web上的快速浏览。     

顾及角度误差的三维建筑模型边折叠简化算法

随着城市三维场景应用日益增多,海量的三维建筑模型数据给计算机的存储、显示、传输和实时渲染带来了巨大压力,在保证Web 3D展示质量的前提下,有条件地对三维模型进行适度简化,降低复杂模型计算复杂度的有效途径。针对三维建筑模型简化至低分辨率时模型表面细节特征丢失、网格质量降低导致的视觉退化等问题,提出了一种顾及角度误差的三维建筑网格模型边折叠简化算法。该算法在选取收缩边时加入了顶点约束条件,并对生成新面片的旋转方向进行了角度误差控制,提高了模型特征区域顶点的误差度量。研究结果表明,该算法在保留场景中建筑模型的几何特征的前提下,有效地减少了系统绘制的图元数目,适用于渲染大规模三维城市场景。     

一种大场景Web三维注记可视化技术

针对目前大场景Web三维电子地图侧重模型展示、轻海量三维注记展示，不能很好地为用户提供地图语义信息的问题，本文提出了一种面向大场景Web三维的注记可视化技术，较好地实现了海量注记在三维电子地图上的立体、逐层级展示，为三维电子地图增加了明确的语义指引。基于浙江省新型基础测绘成果的三维展示试验结果表明，所提技术能够便捷地构建三维注记LOD模型，提供三维电子地图注记服务，提升三维电子地图注记效率，其研究成果可应用于天地图、自然资源空间基础信息平台、不动产登记平台等领域。     

大场景三维渲染关键技术研究及实现

三维模型的海量特性和计算机硬件的制约给三维场景的渲染提出了严峻的挑战,优化三维场景中数据的组织管理方式及模型调度算法是提高三维场景渲染效率的有效途径。基于此,对三维场景的组织及模型调度进行了深入研究,提出了一些提高渲染效率的方法及算法,包括支持并行计算的快速地形制作方法、一种自适应的模型数据四叉树组织算法、基于边折叠算法的LOD模型自动生成技术,海量模型数据的内外存调度策略,地下管网的实时自动生成等,通过具体应用案例对研究结果的有效性进行了很好的验证。     

建立三维城市景观系统的探讨

将二维数据转化、应用到三维系统中引伸出全新的三维城市景观系统，本文就三维模型的建模、简化和将模型导入到GIS平台上集成，并加入GIS功能等问题进行了探讨。     

基于WebGL的三维模型组织与发布关键技术

随着互联网技术的快速发展, Web模式下实现三维场景的浏览是WebGIS发展的一个重要方向。本文采用WebGL技术,提出了WebGL下三维建筑物模型组织与管理的方法,结合LoD(levels of detail)思想以及建筑物模型的特征,提出了半边折叠的方法来简化建筑物模型的几何数据,提出了WebGL下建筑物模型的快速调度算法,实现了海量模型环境下三维场景的漫游、缩放、查询等功能。     

三维GIS中海量模型调度与存储

城市级三维GIS管理系统需要管理海量的三维模型数据,要想实现高效、稳定的海量建筑模型渲染,需要研究一套行之有效的模型调度方式和数据存储方案。通过总结实际系统建设过程中遇到的各种问题,研究出了使用数据格网调度模型和打包存储模型数据的方法,大幅提高了三维GIS中海量模型的调度效率。     

基于空间数据库VRGIS的研究与应用

结合空间数据库、GIS、计算机图形学、RS等技术构建了虚拟现实地理信息系统。通过研究地形数据的生成及空间数据库的存储管理,实现了遥感影像的自动配准及无缝拼接;基于四叉树的LOD算法、地形节点评价系统、动态调度及大规模纹理映射等技术的研究,实现了地形数据的3维可视化;提出了自适应特征数据覆盖渲染算法,将2维GIS特征数据覆盖叠加到所创建的3维模型上,构建了虚拟现实环境。该系统成功应用于胜利油田,实现了地下油田的虚拟现实3维可视化,具有一定的理论价值和现实意义。     

基于钻孔数据的地层三维可视化改进算法

地层可视化是三维GIS在地学中的一个重要应用。针对矿山特性,在综合前人研究成果的基础上,给出了一种由工程钻孔数据构建三维地层模型的方法,同时改进了构建地层的三角格网生成算法,提高了三角格网的生成速度,并通过一个建模实例展示了该方法的实际建模效果。     

矿井巷道三维自动建模方法研究

基于地理信息系统和虚拟现实技术，提出了由二维巷道到三维巷道的自动建模方法，研究了二维巷道表达、数据提取与组织和三维巷道生成等问题，开发了一个原型系统，完成了二雏巷道数据导入、模型转换、渲染与驱动，并结合河南平煤集团大庄矿实际，实现了巷道模型的自动建立，取得了令人满意的效果。     

3维GIS面向对象数据模型的研究与应用

3维数据模型是3维GIS研究中亟待解决的一个核心问题。在充分分析现有3维数据模型的基础上，从实际应用出发，针对传统模型的不足，提出1种3维GIS面向对象数据模型，以解决空间不规则实体本身，以及实体间复杂关系的描述、表达和组织等关键问题，并给出此模型应用实例，证明此模型的可行性和实用性。     

新一代三维GIS关键技术研究与实践

文中阐述的新一代三维GIS技术体系是以二三维一体化GIS技术体系为基础框架,融合了倾斜摄影三维技术、激光点云三维技术、BIM与GIS结合的三维技术等.其中,倾斜摄影全自动化建模技术大幅度提高了三维数据获取的精度,降低了采集成本,并促进了三维数据标准化的发展,促进了三维GIS更广泛的应用;BIM与GIS的融合,使得三维GIS进入很多新兴应用领域.在数据模型层面,三维实体数据模型的定义与发展,促进了三维GIS理论体系的完善.VR/AR、3 D打印、WebGL等IT新技术的发展,也推动着三维GIS软件技术的发展.     

A Hybrid System of Expanding 2D GIS into 3D Space

A hybrid system that integrates two-dimensional (2D) GIS and three-dimensional (3D) visualization has been developed to provide unique solutions to application domains where traditional 2D GIS and 3D visualization cannot alone provide a solution. In this paper, we focus on three key issues in realizing such an integrated system, including large-scale terrain rendering, 2D and 3D combination display (for example, rendering 2D GIS layers in 3D space), expanding traditional 2D GIS analysis functions into a 3D environment, and visualizing 3D geographical data. A generic framework is developed to integrate 3D visualization with various types of 2D GIS, such as commercial GIS software, open source GIS software and spatial databases. A prototype 2D and 3D hybrid system that seamlessly integrates 2D GIS (developed with ArcEngine) and 3D rendering engine (developed with DirectX) is then developed based on the framework. In this hybrid system, 2D and 3D data are viewed within the same scene. Multiple 2D GIS layers are overlaid on the base terrain using a Level of Detail (LOD) model. Advanced query functions, data accessing, data management and spatial analysis, which are executed in the traditional 2D GIS, are provided to users in a 3D environment by continuously transforming information between the 2D GIS subsystem and the 3D subsystem. The 3D data are organized and displayed by Keyhole Markup Language (KML) and textured 3D models in the COLLAborative Design Activity (COLLADA) format. The prototype demonstrates that this hybrid system has effectively addressed the three key issues identified above and that it can seamlessly integrate 2D GIS and 3D visualization. The hybrid system has great potential to be employed in many application domains, such as urban planning, landscape design and environmental decision making, among others, to enhance the 3D design capability and facilitate public participation in the planning, design and decision-making process.     

基于Cesium的铁路线路三维场景空间信息服务

随着我国铁路信息化建设的不断推进,三维GIS和网络GIS在铁路领域中的应用逐渐深化。本文针对铁路线路三维场景空间信息服务,提出了基于三维开源引擎Cesium的铁路线路三维场景构建及网络应用方法,对Cesium架构与网络服务、线路三维地理环境构建、铁路工务基础设施工程组件三维模型构建进行了研究。为将铁路线路空间地理环境信息与铁路基础设施模型集成在Cesium三维引擎中,对铁路基础设施正向设计下的BIM模型进行了轻量化研究,实现了基于Cesium的网络化、跨平台、分布式铁路线路三维空间信息三维场景漫游、数据共享与功能服务。     

基于主动缓存的P2P海量地形漫游瓦片调度算法

针对利用P2P技术解决大规模海量地形漫游中服务器带宽和性能瓶颈问题产生的部分节点成为热点,而部分节点闲置的问题,提出一种基于分组局部稀少性的主动缓存地形数据调度算法GLRF,闲置节点自身并不显示瓦片,只为其他节点提供服务.该算法充分利用节点的闲置资源,通过快速均匀分布瓦片以提高瓦片请求时的节点命中率和节点匹配率.通过实验原型系统的比较测试表明,该算法瓦片请求节点命中率和匹配率更高,且提升速度更快.     

基于ArcEngine小区三维排水管网验收系统设计与实现

分析了小区地下排水管网的设计、建设、验收的自动检测系统的必要性,介绍了利用ArcEngine开发GIS软件的优点,实现了小区地下排水管网的三维建模及其自动检测系统,即小区三维排水管网的验收系统;重点讨论了地下排水管网的三维建模方法,解决了以往三维场景中的三维模型只能显示、不能查询编辑的问题。