贵州2.5D-GIS制作_2.5D-GIS开发

3DGIS地理信息系统设计方案

（一）主要研究开发内容

空间数据的获取是GIS建设与运行的基础，数据源及数据获取方式的不同，对数据模型的生成产生很大的影响，如何根据不同的需要，采取合适的方法来获取数据，以及如果保证数据的精确度，最终使可视化程度更接近现实，提高系统的空间查询分析能力。

由于客观世界的多样性和复杂性，可视化要涉及多方面的数据集成，要采用较复杂的数据模型。为了有效的管理和分析三维GIS中的各种数据，要求三维GIS的数据模型有着很强的数据表达能力。三维GIS数据模型不但要满足三维空间分析的需要，也要满足三维图形空间生成和管理的需要。如何选择一种快速而且有效的建模方法来满足不同应用的需求。

如何使人们能够在一个虚拟的三维环境中，用动态交互的方式对场景进行全方位的审视，比如可以从任意角度、距离和精细程度观察场景，可以选择并切换多种运动模式，如行走、驾驶、飞翔等，还可以自己控制浏览的路线等等。

（二）技术关键

2.1GIS空间数据结构

2.1.1空间数据结构的分类

（1）栅格数据结构

栅格结构是最简单最直观的空间数据结构，又称为网格结构或像元结构，是指将地球表面划分为大小均匀紧密相邻的网格阵列，每个网格作为一个像元或像素，由行、列号定义，并包含一个代码，表示该像素的属性类型或量值，或仅仅包含指向其属性记录的指针。因此栅格结构是以规则的阵列来表示地物或现象分布的数据组织，组织中的每个数据表示地物或现象的非几何属性特征。栅格数据格网主要有三角形格网和正方形格网，图3.1分别表示了一个正方形栅格格网和一个三角形栅格格网。栅格数据结构的缺点在于一个栅格只能赋予一个特定的值，因而难以表示不同要素占据不同位置的情况。

（2）矢量数据结构

矢量结构是通过记录坐标的方式尽可能精确地表示点、线、多边形等地理实体。矢量结构的特点是：定位明显，属性隐含。许多数据如行政边界、交通干线、土地利用类型、土壤类型等都是用矢量数字化的方法输入计算机或以矢量的方式存在计算机中，表现为点、线、多边形数据。

其中点用一空间坐标对表示，线由一串坐标对组成，面是由线形成的闭合多边形。矢量数据结构是面向实体的表示方法，形式直观，分析方便，信息冗余量小，但是结构较为复杂。

智慧管廊三维渲染实现方案 

随着BIM和3DGIS技术的大力发展，建筑模型的复杂度与构件数量呈几何倍数增长，其中管廊复杂网格是影响模型轻量化和在线渲染速率的一个关键性问题。为有效减少管廊复杂网格模型的数据量及复杂度，本文针对一般圆柱体形管廊，复杂网格的弯管管廊模型及中空管廊网格模型，提出了一套轻量级参数化算法。该算法对场景中的管廊模型进行参数化重绘并辅助以多细节层次等视觉优化手段，以减轻 WebBIM 场景中的智慧管廊模型渲染负担，其在拥有大量管廊模型的场景中应用成功，具有较强的工程实践意义。

近年来，网络技术的发展突飞猛进，人类正向高度信息化的社会迈进。BIM在国内建筑业形成一股热潮，尽管拥有了政府和社会的大力支持，Web 端的 BIM 大规模场景应用开发仍然面临许多巨大的挑战：

一、网页存储瓶颈问题：随着 BIM场景规模的增加，建筑内部空间结构复杂度不断提升，管廊结构的模型体量不断增加，BIM 数据未来可能达到城市级别（100 TB 以上），通常来说，PC 端的浏览器能够使用的内存仅为 1.5 至 2 GB，稍大的 BIM模型就可能会导致浏览器的崩溃。

二、计算渲染瓶颈问题：传统加载方式中，IFC构件被逐一添加在场景中，管廊模型拥有的三角化面片数量多，导致整个初始加载速度慢，且场景中FPS 较低，浏览建筑模型容易出现明显卡顿情况。

在以上问题的基础上，尤其是管廊管线这类构件往往在城市建筑模型中占有了一定的比重，例如水管，通风管道等，且建筑物内部管廊模型排列往往具有一定的复杂性，优化这部分管廊模型的参数，能够有效减少场景中的三角面片数量，帮助提升模型加载速率，对改善上述的两个瓶颈问题起到了积极的作用。

因此针对上述问题，本文提出了一套三维管廊复杂网格参数化算法，首先通过语义分析和几何分析，提取大规模 IFC 场景中的管廊网格模型构件类。然后针对一般圆柱体形管廊网格模型，弯管管廊模型以及中空管廊模型三种不同的特征，对其在服务端

分类进行参数化处理，并将参数结果返回给网页端进行渲染。为了降低网页端的渲染负载，实例化管廊模型的同时辅助以基于 LOD 多细节层次技术的渐进式自适应渲染方法，有效降低场景中管廊模型部分的总数据量及其三角面片数量，加快场景初始加载时间以及提升场景总体加载的帧速率，为轻量化BIM 大规模管廊模型场景的在线可视化提供了支持。