融合分层层次细节和潜在可见集的三维城市场景高效可视化

三维城市场景的可视化是数字城市的关键技术,也是智慧城市提供各种智慧服务的重要环节。三维城市模型中的数据量和复杂度呈几何级数增长,给城市三维场景的数据组织和可视化带来沉重的负担,在当前基于游戏引擎与地理信息系统技术构建的城市级可视化平台中,这类数据很难一次性加载和可视化。针对此问题,本文提出了一种融合分层层次细节和潜在可见集的三维城市场景高效可视化方法,实现了大规模三维城市场景动态调度加载的高效性和三维可视化视觉一致性,并选择深圳市前海区域进行案例试验分析。结果表明,本文提出的基于自适应性空间网格划分的潜在可见集计算方法的平均遮挡剔除率高达76.6%,可以大幅剔除并减低单次加载进三维城市场景的模型数据量;融合分层层次细节和潜在可见集的动态调度,其渲染可视化帧率基本约保持在60帧/s,可以满足三维城市场景高效流畅的可视化体验。     

分布式VR-GIS海量三维空间数据存储调度模型研究

通过提取网络环境中影响三维空间数据的影响因子,从网络化三维渲染与数据流负载平衡2个方面建立基于分布式三维空间数据库性能诊断模型,实现了可承载高数据访问压力的分布式三维空间数据库模型,解决了网络环境中三维空间数据管理和存取效率低、数据流转不畅等瓶颈问题。     

基于Cesium的三维模型可视化

对大规模三维模型的Web传输与可视化渲染进行了研究.基于Cesium JS框架搭建网页三维地形场景,实现了glTF和3D Tiles两种模型的三维可视化;对不同层级的模型加载进行了对比;并从文件结构、数据存储方式等方面对两种三维模型进行了解析.结果 表明,两种模型在网络传输和渲染方面具有很大优势,可在复杂的三维地理信息...     

高性能GIS动态目标渲染引擎的设计与实现

针对海量动态目标渲染效率较慢的问题,本文研究并设计了基于混合加速的高性能GIS动态目标渲染引擎,并利用SuperMap的组件GIS研发了动态目标渲染引擎原型系统.通过比较不同类型海量空间数据的可视化实验结果表明,本文研究成果在渲染二维和三维空间海量动态目标时,满足GIS高性能可视化需求,可视化效果流畅.     

集群环境下基于视点移动的三维城市模型快速显示方法

大范围三维城市模型数据在现有的单机运行环境下,因数据量大导致运行速度慢、计算耗时等难题。为解决该问题,本文结合集群并行运算,提出了一种基于视点移动规则的大范围三维城市模型的快速显示方法。采用静态细节层次简化算法将三维城市模型简化为4个分辨率层次,根据视点移动规律,利用距离和偏心率选择不同层次的细节层次模型,逐级加载不同分辨率层次模型,并在集群系统中并行显示,从而有效地解决了大范围三维城市模型加载显示过慢、场景效果跳跃等问题,实现了对大范围三维城市模型的快速可视化。试验结果表明：随视点变化分层逐级加载不同等级LOD模型,采用PC集群并行绘制,可以快速有效地对大范围三维城市模型进行渲染处理,在兼顾效率的同时,并行地显示模型的细节,具有良好的可视化效果,对智慧城市的建设具有重要的指导意义。     

基于网格服务的空间信息3维可视化技术

构建基于网络的城市3维空间信息服务系统,需要解决海量3维地形数据、影像数据和纹理数据的网络传输,以及客户端场景渲染绘制实时处理能力等问题.针对3维空间信息可视化功能日益复杂的特点,利用网格服务的前沿技术,将现有的3维可视化处理环境服务封装为服务组件并进行网格化部署,充分利用集群网络上的计算和服务资源,实现网络3维数据的高效实时绘制与服务.     

一种三维网络GIS空间数据可视化方法的研究

三维GIS空间数据可视化是三维GIS建模的基础,针对网络环境下三维GIS在空间可视化方面存在的不足,本文提出了一种基于VRML的真三维模型构建方法。以点、线、面和体四类拓扑元素之间的拓扑关系为依据组织建立数据库,结合分布式虚拟现实技术搭建起真三维模型网络发布平台,成功实现三维空间数据的可视化。研究表明,该方法能根据三维拓扑关系建立真三维模型,为三维数据的可视化和共享、真三维GIS空间分析提供了一种新的方案。     

一种利用SSE2多重纹理混合的大范围虚拟地形可视化技术

目的 大规模三维地形的真实感可视化对于表现战场自然环境具有重要意义,OpenGL、D3D等主流三维图形引擎需要将多层纹理数据发送到GPU端进行多重纹理融合操作。对于瘦客户机,在显卡位宽和显存有限的资源下,大量的多重纹理融合操作常会导致GPU和带宽负载过大,出现绘制画面不流畅、渲染效率低等问题。为此,提出了一种基于SSE2的多重纹理混合技术,通过在CPU端进行混合纹理混合操作,降低GPU负载,减少数据传送时间。实验证明,该方法在保证CPU计算效率的前提下,有效地降低了大范围虚拟战场环境可视化过程中GPU和带宽负载,显著提升了瘦客户机中大范围虚拟战场数据的渲染效率。     

面向个人移动平台的室内三维模型数据重构研究

针对室内三维导航的需求及个人移动平台资源、计算能力有限之间的矛盾,在顾及三维模型渲染质量和效率的基础上,从模型轻量化的角度,采用数据库技术,构建了针对三维实体模型数据的SLMATV数据组织和管理方案(场景-模型层-模型-外观-三角形-顶点),该方案通过合理的数据重构和数据优化,部分采用以空间换时间的策略,有效降低了数据冗余,提升数据传输和绘制的效率,降低计算开销,为高逼真度的三维模型可视化绘制奠定了数据基础和数据保证。实例测试表明,该方案可以有效实现三维实体的轻量化建模,可在保证渲染效率和质量的基础上,为移动平台室内三维应用提供可视化的数据源。     

轨迹大数据云存储与热力图生成方法

针对目前轨迹大数据基于WebGIS的热力图展示中的成图耗时较长、用户移动缩放交互差等问题,本文建立了基于HBase的轨迹数据与地图数据存储模型,为轨迹大数据在电子地图上进行热力图展示提供了存储方法,同时提出一种基于聚类处理的轨迹数据热力图可视化方法,针对不同缩放级别能够有效地减少数据绘制计算量与数据传输量,较大地提升了热力图渲染与展示的效率。试验证明,该方案能够实现轨迹数据、电子地图数据的存储,提高热力图可视化绘制效率,能够为轨迹数据挖掘与分析提供技术支撑。     

基于图像处理单元的古建筑构件快速绘制

针对大规模古建筑三维模型场景渲染效率低的问题,该文提出了一种基于图像处理单元(GPU)的古建筑构件快速绘制的方法:根据复杂古建筑可分解为若干建筑构件的构造特点,把构件作为建模与绘制单元,以具有可编程的DirectX 11作为三维图形引擎,通过GPU物理层的曲面细分技术,实现旋转体建筑构件的精细表达;利用实例化技术,通过一次性创建构件几何缓存,实现大规模三维场景中重复建筑对象的高速绘制。实验结果表明:对于复杂古建筑物的大数据绘制,该方法与传统的CPU渲染方法相比,在渲染速度、可视化效果、大数据承载能力方面都具有显著的优势。     

一种基于GPU Tessellation的地形渲染方法

为了在大规模地形实时渲染过程中提高渲染效率和得到更平滑逼真的地形,该文提出了一种基于GPU Tessellation技术的地形可视化方法。该方法首先对地形预处理构建四叉树;使用视锥体裁剪和LOD选择降低CPU-GPU数据传输量;在三角化阶段利用GPU代替传统的CPU进行三角化方法极大地减轻CPU的负担并且提高了渲染速率;同时引入地形粗糙度计算GPU Tessellation算法内部细分因子,达到平滑而又不失细节的地形表面渲染效果;以数据细节层次动态设置GPU Tessellation算法的外部细分因子消除了T型裂缝。实验结果表明,该方法CPU利用率低,能够以较小计算代价消除T型裂缝,在地形实时交互式漫游系统中能以较高的渲染帧率输出平滑、逼真的三维虚拟数字地形。该文方法可运用到大规模地形可视化系统中。     

网络三维GIS空间数据存储及动态拓扑方法北大核心CSCD

针对当前网络环境下三维GIS在拓扑关系的建立与表达、地学数据共享和互操作方面存在的不足,该文提出了一种网络环境下的三维实体拓扑关系构建方法。以关系数据模型来表达点、线、面、体及复杂体5类拓扑元素间的拓扑关系,结合插件式虚拟现实技术,在分布式结构下建立真三维实体的网络发布平台,并实现了三维模型的可视化和三维空间实体拓扑关系的查询。研究表明,该方法能根据三维空间拓扑关系快速重建地理实体,为三维空间数据的交互和共享、网络环境下的真三维空间分析提供新的方案。     

面向应急测绘保障的网络地图制图效率分析

现有的网络地图平台已将全球多尺度地理数据进行了有效的集成与可视化表达,基于这些平台收集和发布的志愿者地理信息也已成为应急测绘保障的重要数据源。然而,网络环境的不稳定性使得以此为基础的应急制图服务在效率上存在较大的不确定性。本文针对网络环境下应急制图效率这一特定问题,分析了影响应急制图时间的三个主要因素及其相互关系,建立了应急网络制图效率三元组模型,并以“天地图”平台为例,使用回归分析等方法对模型参数进行了优化设置,最后使用一组测试数据验证了该模型的准确性与实用性。     

海量DSM数据的网络轻量化可视化方法

网络环境下海量DSM数据的轻量化可视化是当前网络三维GIS研究的前沿问题之一。针对已有的海量三维模型数据网络可视化效率低、交互性差等问题,提出一种海量DSM数据的网络轻量化可视化方法。针对WebGL技术的特点,通过优化海量DSM数据的组织管理、LODs自适应选择与动态调度等关键技术,设计实现了海量DSM数据网络轻量化可视化算法,研发了原型系统,并以城市倾斜摄影测量DSM数据为例进行了典型实验与分析。实验结果表明,网络可视化实时帧率稳定在40 FPS左右,证明了该方法的有效性与可行性。     

利用映射-归约的分布式区域对象可视查询方法

区域对象的可视查询是沿着区域视线方向剔除三维空间数据中一些表面被遮挡住而导致不可见的数据,从而提高大规模三维场景的可视渲染效率。针对传统区域可视查询视点空间划分粒度细、计算难度大的现状,提出了一种基于映射-归约的分布式可视查询方法。在映射函数中,按照三维对象的空间分布规律构建层级轴对齐包围盒,以轴对齐包围盒为视点空间划分区,将可视域范围内三维对象发送至规约函数中进行可视判断。在规约函数中,利用平面拆分后射线求交方法,通过构建二叉空间分割树计算每一视点空间划分区的潜在可视集,从而实现三维空间对象的分布式可视查询。将此方法用于深圳市20多万个三维空间对象的可视查询实验中,从数据量、划分粒度和并行度等角度验证了算法的可行性和有效性。     

网络环境下矢量数据高效并行可视化方法

针对网络环境下传统的矢量地图可视化模型中矢量数据可视化效率低,地图服务器集群并行处理能力弱的难题,提出一种基于矢量数据要素空间分布的矢量数据高效并行可视化方法。研究了矢量数据空间分布信息的采集、检索和分析原理,重点阐述了矢量数据实时可视化任务的分解与并行处理流程,最终实现了矢量数据的高效并行可视化,达到了充分利用地图服务器集群中并行计算资源的目的。仿真实验结果证明,矢量数据高效并行可视化方法可以提升网络地图服务集群的并行处理能力,满足大用户量并发访问的需求。     

基于 VisIt与地球系统格网的并行可视化实验

利用集群架构和分布式并行可视化工具 VisIt,编写了自定义插件,实现了基于大规模地球系统格网组织下的全球科学数据并行可视化,并设计实验对其并行可视化性能进行了对比分析.实验发现: VisIt完成一次渲染的加速比及并行效率随着核数的增加逐渐降低;采用 GPU 渲染,可以很好地提高并行渲染的效率.但在核数和 GPU 个数同步增加的情况下,由于核间通信、 GPU 间通信以及核- GPU 间通信等,VisIt一次渲染的并行运行时间并无明显降低.随着数据量增加,VisIt对单位数据量的运行时间却逐渐减低.实验表明,VisIt可较高效地完成大数据量的并行渲染.该方法和结论可供地学领域大规模海量数据可视化研究参考.     

基于Cesium的多尺度城市三维建筑模型可视化

城市空间信息平台的建设既要考虑宏观上的大区域空间格局分析,也要有微观层上的细节化信息分析,因此产生多尺度空间表达的需要.三维空间数据的多尺度表达,不同于二维数据,不仅要顾及输入数据的粒度特征,还要顾及可视化渲染软件平台的技术特征.鉴于Cesium成为三维空间数据可视化表达的重要平台,本研究基于Cesium系统平台及其三维可视化空间数据渲染基础功能,提出一种城市建筑物三维地图综合及多尺度可视化的方法,基于空间邻近、形状细节特征构建多层次二维数据基础,然后在多分辨率三维视觉感知条件下,实现三维建筑物的多粒度可视化渲染.     

云环境下海量矢量数据叠置分析方法研究

针对当前单机环境下海量矢量数据叠置分析效率低的问题,提出了云环境下海量矢量数据并行叠置分析方法;设计了海量矢量数据在云环境下的存储模型GeoWKT;基于该模型研究了云环境下海量矢量数据并行划分方法,有效避免了云环境下并行叠置计算中负载不均引起的计算效率低的问题,为数据密集与计算密集型并行叠置计算提供了新的尝试。实验结果表明,相较于传统的单机GIS软件,该方法在保证计算结果正确性的同时,显著提高了叠置分析的计算效率,证明了本文提出的基于云环境下海量矢量数据并行叠置分析方法的正确性和有效性。