三维瓦片地图的制作及其二三维坐标转换的研究

随着计算机相关技术的发展和GIS产业应用的深入,三维瓦片地图因其视觉效果更加真实而发展前景一片光明,但它也存在如与二维地图之间的联系不是很紧密等诸多不完善之处。针对上述问题,本文利用Auto CAD和3Dmax软件对数据和贴图资料进行三维地形图制作,并通过地图切图得到三维瓦片地图;根据坐标转换算法,将二维数据叠加到三维瓦片地图中,并结合转换后的坐标值偏差现象,修正二三维坐标的转换算法;针对不同角度的三维瓦片地图,实现其多角度之间的相互转换。通过上述操作,提高了三维瓦片地图的精确性和实用性。

视觉感知驱动的三维城市场景数据组织与调度方法

针对大规模复杂三维城市场景三维可视化的数据调度效率不高、视觉一致性差等关键问题,提出了一种视觉感知驱动的复杂三维城市场景数据自适应组织管理与动态调度方法.该方法根据三维场景数据的空间分布特征,利用自适应四叉树对复杂三维城市场景进行不同层次粒度的划分,并自底向上遍历四叉树,为中间节点生成LOD(level of detail)和计算各个层级的几何误差,构建灵活的多粒度三维瓦片模型,最后根据屏幕误差评估建筑物模型的三维几何特征(形状、尺寸、高度)等视觉感知参数,约束不同细节层次模型的自适应调度.选择了柏林4个细节层次的三维城市模型数据,进行交互式三维漫游测试.实验结果表明,基于视点相关HLOD(hierarchical LOD)动态调度,动态可视化的渲染帧率始终保持在40 f/s左右,达到了网络环境下复杂三维城市场景数据动态调度的高效性和三维可视化视觉一致性的要求.

铁路隧道构件级数字孪生模型渐进式高效更新方法

铁路隧道构件级数字孪生模型高效动态更新是铁路工程精细化管控的关键基础,现有替代式更新方法重复冗余处理大量已有数据、更新代价高且时间效率低,为此,提出一种铁路隧道构件级数字孪生模型渐进式更新方法,设计了可支撑模型高效更新的铁路隧道多细节层次三维瓦片结构,提出了适用于级联更新的多细节层次渐进式更新算法,利用典型大型铁路隧道数字孪生模型数据进行实验验证。结果表明,本文方法有效提升了铁路隧道构件级数字孪生模型在GIS环境中更新过程的时间效率,可有效支撑模型高效动态更新与高性能可视化分析应用。

基于工业基础类的建筑物3D Tiles数据可视化

针对目前建筑信息模型(BIM)与地理信息系统(GIS)集成方案网络传输与浏览器渲染能力的不足,选择GIS领域更适合Web端加载的三维瓦片数据作为研究目标,提出BIM模型从工业基础类(IFC)向3D Tiles数据格式的转化方法和在Web端快速加载BIM模型的思路,并对GIS和BIM在Web端的大体量数据集成方案进行研究.针对IFC标准模型数据,根据建筑构件划分标准对数据进行拆分,得到几何信息文件和语义属性文件.几何信息文件经中间格式转换,最终与语义属性文件封装为保留有BIM语义属性的三维瓦片数据.在转换过程中完成了坐标转换、数据映射、空间索引以及多细节层级(LOD)划分,实现了BIM数据和地理要素数据在三维WebGIS框架下快速、高效的渲染交互.

建筑信息模型与3D WebGIS平台集成方法研究

当前建筑信息模型(BIM)已成为网络三维地理场景(3D WebGIS)的重要数据来源。针对BIM模型与3D WebGIS集成时存在单体模型数据量大、模型渲染不流畅等问题,本文以建筑信息模型的数据转换与数据调度为研究内容,提出了一种基于三维瓦片(3D Tiles)的BIM模型转换方案,该方案首先将BIM模型转换为工业基础类(IFC)标准格式并对模型进行拆分,然后对拆分后的建筑部件模型进行分类并转换为三维瓦片。设计了结合视锥体与视点的动态数据调度算法,该算法首先通过视域剔除得到视锥体内所需渲染的瓦片,再通过基于视点的动态调度算法对所需瓦片进行调度。最后以某建筑群BIM模型作为实验数据进行实验分析,并开发了原型系统,验证了本文研究方法的可行性。

海量三维表面模型快速切片方法研究

针对大规模场景中三维数据的快速加载,对原始三维数据进行切片处理,是解决海量数据加载调度的关键技术手段之一。提出一种基于GPU(graphics processing unit)并行的三维表面模型快速切片方法,通过并行判断三角形与包围盒的空间关系,计算三角形与包围盒的交点并重新构建三角网,最后得到切片数据。通过实验验证,该方法能有效提高海量模型的切片效率。

数字孪生铁路隧道线路-瓦片-构件多粒度时空数据高效索引方法

长大铁路隧道工程采用多工点并行同向或反向掘进等复杂施工组织策略,导致数字孪生三维模型时空分布稀疏、时空重叠度大,已有的时空索引针对连续均匀时空分布特征,难以满足时间、里程、语义多维度高效检索需要,制约了数字孪生应用的实时虚实互馈效率。为此,提出一种适用于铁路隧道数字孪生模型的多维度高效时空索引方法,设计了时间、里程、语义多维度关联的铁路隧道三维瓦片数据结构,建立了全局最优解约束的有向包围空间纠偏机制,实现了铁路隧道线路-瓦片-构件多粒度时空索引。利用典型长大铁路隧道孪生模型数据验证了所提方法的有效性,结果表明,所提方法在时间、里程、语义多维度混合检索时间平均值为135.44 ms,与现有典型时空索引对比,提升了三维空间单一维度与时间-里程混合维度的检索效率,可有效支撑铁路隧道数字孪生三维模型高效时空检索及高性能可视化分析等应用。

Cesium环境中三维场景数据的加载优化策略

三维模型是三维GIS重要的数据支撑,在三维GIS不断发展的同时,数据也趋于海量化,而针对三维场景的加载优化研究还亟待突破。本文选取了三维地球引擎Cesium进行了实景三维地图的开发,在原型系统上展开了三维场景的加载优化的研究。根据Cesium的数据组织和加载机制,通过参数的调优和组合,提出了一种“渐进式按需加载”的优化策略,这种优化策略既能大幅度减少加载所需时间,又能兼顾一定的视觉质量。