江西三维gis应用_三维可视化技术

基于三维GIS技术的动态LOD渲染方法的实验及验证

针对透视投影下现有矢量地图动态LOD渲染方法存在的不足，本文从渲染的客观需求出发使用梯形格网统一了简化与剖分的过程，并研究了透视投影下梯形格网的简化算法。之后，分析了地图简化的影响因素，最终，针对GPU的渲染流程提出了一种基于三维GIS梯形格网的矢量地图动态LOD渲染方法。在此基础上，设计可视化平台的渲染引擎以实现地图渲染，并设计典型的实验案例验证本文方法的可行性与适用性。

1. 可视化平台的框架结构

本文设计的可视化平台主要包括地图组织模块、地图操作模块和渲染执行模块三大子模块。以地理数据、符号库和样式数据确定地图渲染样式。地图数据以图层样式和地理数据进行组织，针对矢量地图的渲染需求设计地图渲染模块，同时添加地图操作模块用以支持用户操作。可视化平台的框架结构

（1）地图组织模块

地图组织模块用以对可视化平台进行全局组织，包含图层类、数据源类、渲染类和地图类。数据源类包含顶点几何数据和顶点索引数据，在数据源类进行构建梯形格网并添加空间索引，用户操作时，依据地图区域检索相应数据，交给渲染模块进行渲染。图层类包含图层ID、图层可见比例范围、图层颜色、图层透明度等相关属性，每一个图层类对应一个渲染模块中的图层渲染类，针对图层属性设置着色器程序完成对地图的渲染。

（2）地图操作模块

地图操作模块用以实现用户对地图的基本操作。地图操作模块提供了诸多接口包含获取地图数据，设置地图属性如:俯仰角度、旋转角度、地图级别、地图中心点等;通过地图操作模块用户可以进行诸如平移、旋转、缩放、俯仰等地图操作。

（3）渲染执行模块

渲染执行模块用以执行地图的渲染，在渲染执行模块完成顶点数据的组织与传输，显存中EBO数据的更新，地图符号化渲染等操作。渲染执行模块采用OpenGL 3.0接口，实现了对梯形格网线，面的纯色填充。首先，通过仿射矩阵实现了地理坐标到屏幕坐标的仿射变换，针对图层类设计相应图层渲染类，针对图层样式设计相应的着色器程序完成地图绘制。

3D-GIS平台构建的技术路线

此次研究过程中，主要是利用三维GIS渲染技术、以神经网络为基础的机器学技术以及电力系统有效规划技术等，研制出一种以神经网络为基础的电力规划辅助系统。历经数十年的发展，电力系统规划在原有经验主导规划模式基础上逐渐跨越到大数据技术为基础的电力系统规划模式，而其未来发展主流方向是以人上智能为基础的电力系统最优规划。此次研究主要目的是结合当下比较盛行的GIS三维渲染技术，结合人上智能算法，研制出一种能够替代现有应用规划操作的辅助系统。

2.1 三维GIS渲染引擎技术

三维渲染引擎属于三维GIS内的关键组成内容。而场景图侧是有效解决各种问题的重要手段之一。其主要是以树形结构为主，通过树的方式合理组织各种较为复杂的场景。同时场景组织人员还可以充分结合自身显示需求，对具体结构进行合理设计，该种结构十分适用

于层次化结构的场景管理。

GIS中主要通过不规则网格以及规则网格来标识地形，在地形简化过程中也是结合相应的表示形式选择相应的简化算法。但因为TIN相关数据结构形式十分复杂，所以每次调节分辨率都会涉及各种三角剖分任务，需要进行大量的计算，为此在实际应用操作过程中，应该尽量选择GRID/DEM形式的规则网格进行表示。

针对场景内的各种物体，包括房屋建筑和地形等内容，在实施渲染之前需要实施椎体剔除，而具体的剔除措施是以物体包围盒为标准实施。分别判断包围盒六个面，假如全部的面都是在视椎体外围，便无需针对该物体实施渲染操作。

针对观察者面前剔除各种遮挡面，部分大体积的物体能够有效遮挡住各种小体积的物体，该种情况下便完全无需考虑对那此彻底被遮挡住的物体实施渲染操作。

因为场景中所设置的各种物体，其自身的纹理和构成材质各不相同，对于所选择的场景结构而言，存在一种较为明显的缺陷:渲染各种不同物体过程中，应该在各种渲染状态中实施灵活切换。但该种情况下会十分费时，同时处理效率也相对较低。为此需要制定合理的解决方案，结合物体的纹理特征对渲染物体进行合组织，严格按照相应的规则条件进行，比如对贴图纹理数量实施合理排序，从而在进行渲染过程中，便能够有效控制渲染状态，提升整体渲染效率。系统结合三维技术能够促进实现用户和之间顺利交互，系统把建筑物、城市街道、正射影响以及三维地形等物体的三维立体模型有机融合起来，囊括各种电网空间和资

源信息，了解电网运行、施工、设计、规划等数字资源，使用户可以通过终端观看真实的三维线路场景和设备。

2.2 以三维GIS为基础的电力规划辅助系统

以三维GIS为基础的电力规划辅助系统