基于WebGL的城市地下管網(wǎng)三維可視化研究及應(yīng)用
桂林理工大學(xué) | 馮凱文
高效穩(wěn)定的管理地下管線是保障城市快速發(fā)展的重要措施。由于管線存在不可見性、錯(cuò)綜復(fù)雜性,利用三維可視化技術(shù)來顯示管線是十分重要的。目前基于B/S模式的三維管網(wǎng)可視化系統(tǒng)主要使用第三方插件或基于軟件平臺(tái)的二次開發(fā),這樣會(huì)存在用戶需要安裝第三方插件以及難于兼容各種瀏覽器的問題,無法滿足于輕量級(jí)的三維管線可視化需求。Web GL作為新一代基于瀏覽器客戶端的三維圖形繪制技術(shù),具有免插件、開放等特性,適合用于三維管線可視化技術(shù)的開發(fā)。本文研究基于Web GL的城市地下管網(wǎng)三維可視化關(guān)鍵技術(shù),并構(gòu)建了B/S架構(gòu)的三維管網(wǎng)信息管理系統(tǒng),主要工作內(nèi)容如下。本文在深入分析當(dāng)前管網(wǎng)三維模型構(gòu)建方法和三維地下管線系統(tǒng)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,研究了地下管線數(shù)據(jù)類別和空間分布特征,根據(jù)其建模原則對(duì)地下管線進(jìn)行了簡(jiǎn)化和剖分,并提出一種利用現(xiàn)有的二維管線矢量數(shù)據(jù)快速構(gòu)建三維管網(wǎng)模型的方法。首先采用3DS MAX預(yù)先精細(xì)建模,把得到的管段、管點(diǎn)模型導(dǎo)入SuperMap Desktop中,制作成三維管網(wǎng)符號(hào)庫(kù);然后對(duì)二維管網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行線寬度、高度模式、埋深、旋轉(zhuǎn)角度等自適應(yīng)渲染參數(shù)以及模型配置;最后利用SuperMap建模接口實(shí)現(xiàn)三維管網(wǎng)專題圖層的批量加載,實(shí)現(xiàn)三維管網(wǎng)模型的快速生成。實(shí)驗(yàn)表明,采取快速建模方法對(duì)管線進(jìn)行可視化,效果較為精細(xì),能夠直觀的展示出地下管網(wǎng)的空間分布情況。在快速構(gòu)建三維管網(wǎng)模型基礎(chǔ)上,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于Web GL的三維管網(wǎng)場(chǎng)景數(shù)據(jù)渲染方案。首先獲取相應(yīng)的三維管網(wǎng)場(chǎng)景數(shù)據(jù)(地下傾斜攝影測(cè)量模型和地下管線模型),然后使用Web GL支持的S3M數(shù)據(jù)格式對(duì)其進(jìn)行合理組織,并通過Web服務(wù)器發(fā)布和存儲(chǔ)了該數(shù)據(jù),最后針對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膸捪拗?研究一種視景體裁剪算法和基于多叉樹的數(shù)據(jù)調(diào)度算法,確定了目標(biāo)場(chǎng)景的可視區(qū)域,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)在Web GL中的平滑高效渲染。實(shí)驗(yàn)表明,采用數(shù)據(jù)裁剪和調(diào)度算法能夠?qū)?chǎng)景切換時(shí)根據(jù)當(dāng)前視點(diǎn)范圍的需求進(jìn)行要素的快速渲染更新,實(shí)現(xiàn)按需加載的原則。本文基于上述關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)了一個(gè)三維管網(wǎng)信息管理系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了專業(yè)的管網(wǎng)查詢與空間分析功能,主要包括可視化、場(chǎng)景控制模塊和量算、查詢模塊以及空間分析模塊等,為城市有效管理和規(guī)劃管線提供了技術(shù)手段。
機(jī) 構(gòu):
桂林理工大學(xué)；
領(lǐng) 域:
自然地理學(xué)和測(cè)繪學(xué)；
建筑科學(xué)與工程；
計(jì)算機(jī)軟件及計(jì)算機(jī)應(yīng)用；
關(guān)鍵詞:
地下管網(wǎng)；
Web GL；
快速建模；
多叉樹數(shù)據(jù)調(diào)度算法；
視景體裁剪算法；
