武汉三维gis_三维地图开发

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。

基于BIM+3DGIS物理信息智能化管理平台功能需求

3.1 BIM+3DGIS三维信息管理

3DGIS地图模块以三维空间物理信息数据资源库为基础，集成影像数据、矢量数据、建筑物模型，为管理人员提供可视化建设管理服务，直观展示建设地理信息、位置分布，周边道路、设施、环境信息以及重要单位，提高工作的准确性，推进建设、空间、设施设备科学化管理。在3DGIS场景中放入BIM模型，通过三维GIS虚拟再现区域建设物、管网系统及其他设备，在三维场景中实现场景的漫游、查询、统计以及多种空间分析等功能。

3.2运维管理

1）设备及资产管理。利用系统中BIM模型所提供的设备及资产的相关资料和信息，运用信息化技术增强设备及资产监管力度，降低资产的闲置浪费，充分发挥设备效能，使业主在设备资产管理上更加规范，进而从整体上提高管理水平。该模块应提供设备的可视化管理、信息查询、故障分析、安全评估等操作功能。

2）工单管理。工单管理模块有利于设施设备的耗损预测及制定预防性的保养计划。管理人员可根据工单的紧急性或特定需求，制定执行计划，计算执行成本，为前期工作从申请到批准、执行、完工乃至最后的工作汇报提供一个完整的流程管理。

3）健康监测及预警。平台以BIM模型为载体，通过物联设备及网络传输手段，实现实时监测、监测分析、报警查询、质量评估等功能。通过应变监测、荷载监测等数据信息，监测该工程结构使用状态及其发展趋势，使结构实时处于可知和可控的状态，当相关监测数据发生异常时，系统自动发送警示消息。技术人员可针对性地对异常区域进行检查，寻找可能的事故隐患，快速排除故障维持正常运行。

应急情况可依据危险程度、影响程度、紧急程度进行分级，在系统中以不同颜色等级呈现处理排序，以及目前出现故障需处理的系统类型，使管理人员能快速的从系统中点选此项报警，直观了解出问题的设备，以及此设备在三维中的具体位置，并可查该设备的历史修缮信息，作为应急处置与故障排除的参考依据。

4）巡检管理。针对该平台，可配合开发手机应用软件用于物理设备巡检管理及日常设备维护记录。同时，在物理设备发生故障时，可在第一时间将故障信息推送至管理人员的手机客户端，APP收到预警信息后，管理人员可及时到现场有效地处理设备问题，降低故障损失。

3.3环境监控管理

通过管理平台预留接口，对前端摄像机、编码器、控制器等设备进行统一管理，通过管理平台实现全网统一的用户、权限和视频资源管理，满足系统多用户监控、管理需求。环境监控管理模块应具有安防设备管理、信息自动分类显示、事件查询、视频复核、远程控制等功能。

3.4数据分析

该模块主要对项目运营消耗的能源(如:电、水、热力等)进行监测、记录、分析。通过智能能耗监测，实现对项目内的水、电、暖等能源消耗情况进行分量式监测以及电能分项数据采集，建立能源消耗和成本控制数据库，并构建多级能耗监管系统。通过BIM模型查看各分区内设备能耗信息，可以生成历史、实时、预测能耗趋势图、统计报表等。实时监测各种能源的详细使用情况，为节能降耗提供直观科学的依据，促进管理水平的提高，降低运营成本，使能源充分合理使用，控制浪费，达到节能减排，最终达到提高用能效率的目的。