一种顾及拓扑关系的室内三维模型组织和调度方法

针对室内空间三维导航、几何模型高质量渲染的需求与个人移动平台资源、计算能力有限之间的矛盾,在分析室内空间区域功能、明确室内单元类型的基础上,构建了能够表达室内空间各部分拓扑特征,且支持三维路径分析的室内空间网络拓扑关系模型,并在准确把握室内空间区域拓扑逻辑关系的前提下,探讨了顾及室内拓扑关系的空间分割和几何模型的组织和调度策略,以实现室内模型的动态遮断和剔除。实验结果表明,利用所提方法可以实现几何模型的实时遮断和剪裁,大幅度减少模型绘制的数量和数据量,提升数据传输和绘制的效率,为高逼真度的三维模型可视化绘制奠定了数据基础和保证。     

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Web的大规模三维空间模型高效可视化关键技术

在网络环境下客户端对大规模的三维空间模型进行可视化时仍存在着渲染时间长、计算量大等诸多问题,表现为模型遮挡剔除计算效率低、模型数据传输效率低以及渲染不同模型时存在性能和质量不平衡问题等方面。针对上述问题,提出了针对不同的空间模型剔除粒度的优化选择策略、基于WebGPU计算管线的遮挡剔除算法和基于多线程的大规模三维空间模型数据快速调度方案,降低了离线遮挡剔除方法的预处理时间消耗,提高了模型切换的效率和场景渲染的速率。开发了基于Web的大规模三维空间模型可视化原型系统,开展了不同尺度的三维模型加载与可视化实验,结果表明,本文方法可以有效减少网络环境下大规模三维空间模型数据可视化的加载和渲染时间,增强用户体验。     

面向GPU绘制的复杂三维模型可视化方法

针对网络三维虚拟地球中对大范围、高密度复杂三维模型高效绘制的要求,设计了面向GPU绘制的三维模型数据组织结构。在此基础上,提出了面向GPU绘制的三维模型纹理烘焙和多尺度可视化方法。基于开放式虚拟地球集成共享平台GeoGlobe进行了实验,比较了传统绘制方式和基于GPU的绘制方法在可视化效果和效率上的区别。实验表明,本文提出的方法在保持三维模型特征条件下能有效提高其绘制效率。     

面向移动终端的专题热图实时绘制方法

针对传统基于Flash、Slivelight的移动终端热图绘制中存在的数据表现单一、绘制效率低、用户体验差等问题,以及HTML5的渲染效率差、数据复用率低等性能缺点,该文提出一种改进的HTML5专题热图实时绘制方法。引入四叉树结构进行专题数据组织,大幅度提升热图实时绘制中服务器端数据汇聚效率;采用网格化数据缓存调度方法,有效降低客户端与服务器端的数据请求,实现移动终端数据缓存最大限度的重复利用;以异步I/O消息机制,解决了热图绘制过程中的消息通道堵塞、客户端假死等问题。实验证明,该方法符合移动终端对专题热图的绘制要求,能够在提高数据利用率和系统整体性能的同时,降低移动终端的计算量,提高系统的运行效率。     

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。     

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。     

面向移动端月球形貌展示的快速三维地图平台搭建

受限于移动设备运算能力和三维地图数据网络传输速度,如何在快速移动端流畅地显示月球三维地图,展示月球形貌细节,还是一个难点。为解决这一问题,本文首先考察已有的移动端三维地图实现方法,在此基础上研究了一种基于前后台异步渲染策略的三维月球地图实现方案;基于嫦娥月球数据,构建了一个月球三维形貌地图原型系统,并成功应用于移动端的嫦娥月球三维形貌数据发布。     

顾及语义的室内三维模型数据组织与可视化

本文提出了一种顾及语义的"实体-区域-入口"数据组织机制,有效整合了现有的城市三维地理空间数据与建筑物室内精细模型数据,实现了高效的室内场景数据调度与可视化;并基于此构建了三维可视化系统,验证了该方法的有效性和可行性。     

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。     

滑坡模拟三维地形建模关键技术与应用

高精度滑坡地形数据是滑坡模拟准确度和可视化效果的重要保证。针对当前高精度滑坡地形建模渲染全部地形数据导致滑坡模拟程序运行缓慢,分层分块处理地形数据并将地形数据块分批调入内存进行组合渲染导致参与滑坡模拟计算的地形数据不连续且分辨率不统一的问题,本文提出了一种面向滑坡模拟的四叉树LOD地形建模改进方法。将地形数据完整读入内存参与数值计算,在可视化阶段从地形数据中动态构造不同分辨率地形数据块进行组合渲染,为滑坡模拟提供完整连续地形条件,同时保证滑坡地形三维可视化效果,并有效提升模拟程序运行速度,该方法在场景浏览时不会对滑坡模拟的结果产生实际影响。滑坡模拟试验验证了本文方法在滑坡模拟三维地形优化建模方面的有效性和实用性。     

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.     

一种三维城市模型多纹理自动合并方法

大规模三维城市模型的小纹理数量众多,显著增加了模型数据载入次数和绘制批次,极大降低了模型的绘制效率,需要对小纹理合并操作,而传统依赖人工的纹理合并模式效率低。针对该问题本文提出一种基于贪心模拟退火算法的三维城市模型多纹理自动合并方法。首先,使用贪心算法对模型数量众多的小纹理进行自动的合并,其次,使用模拟退火算法对合并结果进行优化,保证最终合并结果趋于全局最优,整个过程无需人工干预。实验结果表明,本文方法显著减少了模型数据载入和绘制批次,有效地提高了三维模型绘制效率。     

Android平台的多尺度地理信息三维显示技术

分析了OSGearth引擎和Android平台的优势,重点对移动终端实现海量地理信息数据的三维可视化和使用OSGearth渲染引擎构建三维地球模型的关键技术进行了研究。最后,利用OSGearth引擎构建三维地球场景,成功移植到移动平台,并在Android平台上实现了全球多尺度地形数据的实时调用和三维显示。实验结果表明,基于OSGearth的三维地球应用在Android平台上运行流畅,响应速度快,图形质量高,具有良好的交互性,实现了地形数据的快速加载和无缝拼接,为基于数字地球的三维地球模型在移动平台的移植提供了实践参考。     

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。     

基于移动LiDAR点云数据的室内全要素三维重建

精确的室内三维模型在古遗产保护、公共场所的精细化管理和室内导航等领域有着重要作用,而激光雷达正被逐步应用到室内三维重建中。文中采用移动激光雷达对室内所有附属设施进行高精度激光扫描,得到融合CCD影像色彩信息的彩色点云数据。给出室内全要素三维重建的技术流程,并利用Autodesk CAD等三维建模平台对点云数据进行有效处理,最终得到高精度且带有大地坐标的室内三维模型。实验结果表明,采用移动激光雷达能快速获取高精度的室内三维点云数据。通过文中提出的流程,可快速得到真三维、真尺寸、真纹理的室内全要素模型。     

移动设备上三维地理场景可视化研究

基于OpenSceneGraph设计并实现了一个运行于iOS平台上的三维地理场景展示系统。本文重点讨论了移动设备上大型地理场景可视化面临的主要问题和相关解决方法。通过边坍塌模型简化算法生成场景对象不同细节程度的三维模型。使用场景树管理和组织数据。利用场景裁剪、动态调度、LOD等技术,降低场景渲染对硬件资源的占用。通过构建局部坐标系有效地解决了浮点数精度引起的模型抖动问题。     

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。     

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。     

Windows Mobile平台下绘制GIS海量数据的性能优化技术

运行于Windows Mobile操作系统下的移动GIS,由于其硬件设备的CPU处理速度慢和内存容量小,严重影响其在移动设备上的应用与推广。针对该问题,提出了开发语言的选择、渲染过程的优化控制、数据的内存映射,及各种数据格式的特殊优化处理等措施来提高移动设备上GIS海量数据的渲染性能,并在WindowsMobile平台下通过实际案例的开发研究,实践了这些技术。通过开发实践证明,采用这些技术提高了GIS数据渲染的时间效率和空间效率,方便了用户的操作。