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《战略支援部队信息工程大学》 2017年
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大规模城市三维场景绘制关键技术

胡校飞  
【摘要】:智慧城市建设是实现城市可持续发展、提升城市综合竞争力的有效手段。研究以虚拟现实、计算机图形学为支撑的虚拟城市三维可视化仿真技术,对促进智慧城市建设具有现实意义。由于城市地理空间数据具有海量、多源、异构的特点,大规模城市三维场景实时绘制一直是三维地理信息技术的难点。本文结合实际科研项目需求,重点对城市地理空间数据引擎与大规模城市三维场景绘制关键技术展开了深入研究,并构建了城市三维场景可视化仿真原型系统。主要研究工作及创新点如下:1在对Chunked LOD算法进行深入研究的基础上,提出一种BVH Chunked LOD算法,算法采用包围层次体(BVH)索引结构构建场景树,以屏幕空间误差(SSE)作为场景节点细分依据,实现了海量地形与倾斜摄影城市三维模型数据的实时调度与绘制。实验结果证明算法能够在视觉效果与绘制效率之间找到平衡点,满足大规模城市三维场景实时动态绘制的要求。2针对海量城市建筑物实体模型数据结构复杂、实时绘制困难的问题,提出一种图形图像融合的绘制方法。算法采用视域分级绘制策略,首先将视椎体平行分割为多个区域,不同区域分别采用图形绘制和图像绘制的方法,将绘制结果进行融合实现场景渲染。实验结果表明,较传统图形绘制方法,该算法在相同硬件条件下能有效提高系统的数据承载能力,实现海量建筑物实体模型场景漫游,达到视觉无损失的完整绘制。将该算法与BVH Chunked LOD算法结合,实现了地形、倾斜摄影三维模型与海量建筑实体模型数据的集成可视化。3结合实际应用需求,研究不同类型城市地理空间数据的索引方法,设计了多源异构数据集成的城市地理空间数据引擎架构,实现了海量DEM、影像、倾斜摄影三维模型以及建筑物实体模型等多种城市地理空间数据的集成组织与索引。4综合集成本文的理论算法研究成果的基础上,分别研发了城市三维仿真原型系统和基于移动平台的三维仿真原型系统,系统在相关科研与工程项目中得到应用。
【学位授予单位】:战略支援部队信息工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP391.9;P208

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