瓦片四叉树和填充曲线实现海量地形数据管理

针对大规模地形数据庞大数据管理效率低的问题,提出一种瓦片四叉树和Z型、Hilbert填充曲线相结合的海量地形数据管理方法。基于粗粒度的瓦片四叉树能够实现地形实时快速绘制并很好保证数据的连续性;依据Z型和Hilbert填充曲线和数据块编码设计的无指针数据索引实现数据块的快速准确定位。此外,数据预测策略能够实现可见数据的实时调度。经实验验证该方法能够实现海量地形数据真实实时绘制。

实时地形绘制的两级瓦片四叉树索引

针对地形场景绘制的海量数据管理和实时性要求,提出一种两级瓦片四叉树索引方法:首先将地形数据在水平面上进行初级方格剖分,然后在每个初级方格面片上构建瓦片四叉树,分块数据被两级索引唯一标识。以此为基础,设计了自底向上的视点扩散绘制数据检索算法。实验结果表明,该索引能够大幅度减少辅助信息存储,并提高绘制检索的速度。

基于纹理数组的大规模地形绘制算法

将Shader Model 4.0引入的纹理数组技术同顶点纹理拾取技术、瓦片块四叉树算法和地形分块技术等相结合,提出了一种基于GPU的大规模地形绘制方法。将整个大规模地形数据分割成地形块,按照金字塔模型保存在CPU内存里,将地形中潜在的可见部分以纹理数组形式驻留在GPU Cache里;在CPU上发送瓦片块四叉树平面网格,利用存储在GPU Cache里的高程值生成相应的地形;GPU Cache随着视点运动而连续更新。实验证明该方法充分利用了现代GPU的特性,适合于大规模地形的漫游。

海量地形数据的管理和交互策略优化

针对海量地形绘制中有限的计算机内存与海量地形数据之间的矛盾,对海量地形数据采用瓦片金字塔模型进行了建模,分析了瓦片最优值的选取,根据四叉树瓦片拓扑关系提出一种高效的四叉树瓦片检索方式,并给出了基于瓦片的数据压缩思路与方法。对海量地形数据与三维显示的交互策略从数据预装载、双缓存机制、多线程技术、内存优化等方面进行了分析和优化,并结合经典的Geometry Clipmaps算法进行了地形绘制,实验结果具有较好的渲染效果和较高的实时性,证明了优化策略的可行性和有效性。

基于VR的管网三维自动建模研究

针对现有三维管网虚拟仿真系统中模型衔接效果较差和需要人工参与等问题,提出了一种基于VR的管网三维自动建模方法,能够快速构建大范围地下管网三维虚拟场景。首先对二维矢量管网数据进行数据采样和四叉树瓦片分割,将建模参数信息存储到对应的XML瓦片索引文件中。其次,根据场景漫游,动态加载管网瓦片建模信息进行快速三角构网和纹理贴图,实时构建三维管道和接头模型。最后依次遍历视野内的所有瓦片进行建模,构成大范围地下管网VR场景。在开源三维GIS平台WorldWind中进行了实验验证,结果表明该方法能够快速自动构建地下管网三维模型并流畅地实现大范围虚拟仿真。

基于Z曲线的瓦片地图服务空间索引

瓦片空间索引是提高瓦片查询效率的关键技术,其性能直接影响地理信息网络服务的整体性能。分析当前广泛应用于瓦片地图服务的格网索引和瓦片四叉树索引的基本原理,利用Z曲线的聚类和降维特性,设计一种基于Z曲线的瓦片空间索引Z-Index,并给出了具体实现。实验结果表明,Z-Index在海量瓦片数据的情况下具有优于格网索引和四叉树索引的瓦片查询效率。