济南三维GIS应用_3D-GIS应用

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。

ArcGIS强大的三维渲染引擎，支撑全领域GIS数据三维化升级

数据作为GIS平台的基础，直接影响着系统功能的实现。随着技术的发展以及硬件设备的丰富，三维数据来源越来越多，获取成本越来越低。业内专家认为，GIS数据的三维化升级是大势所趋。

ArcGIS 10.8不仅支持手工精细建模模型，还支持实景三维模型和BIM以及室内模型等三维数据。三维数据一般都具有数据量大、数据分布不均匀等特点，为了进一步提高前端呈现的效率，ArcGIS 10.8新增加了可视范围工具，可以根据用户的需求和数据的重要性程度，在不同比例尺下加载不同图层的数据，带来更好的视觉效果。

而对于部分缺少三维数据的用户来说，ArcGIS 10.8的智能制图功能，可在浏览器端将二维要素图层直接转化成三维模型，并基于要素属性实现数据驱动制图。

ArcGIS与新技术融合，激发三维应用无限可能

随着5G时代的到来和物联网等技术的进一步发展，相信未来GIS在三维上将会与更多的领域结合，开启新的应用空间。比如，除了上面谈到的与BIM的结合外，与IoT结合将有可能促进GIS的又一次飞跃，实现GIS从现有的三维空间管理过渡到四维时空管理上。与游戏引擎的结合是另一个值得期待的应用思路。游戏引擎包含了物理引擎、碰撞检测系统、电脑动画、渲染引擎等交互式应用核心组件，通过借助GIS的洞察分析能力，能够进一步提升游戏的沉浸式体验。

当然，更多三维酷炫应用，你都可以在6月17-19日，“2020 ArcGIS空间信息技术开发者大会”线上直播中得到极致体验。除了最新版本ArcGIS 10.8将正式亮相，大会还设有专题讲座将深度剖析ArcGIS平台在三维方面的重大提升。