湖南2.5D地图_三维渲染技术

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

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。