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的二次開發(fā),這樣會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)其建模原則對地下管線進行了簡化和剖分,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)先精細建模,把得到的管段、管點模型導(dǎo)入SuperMap Desktop中,制作成三維管網(wǎng)符號庫;然后對二維管網(wǎng)矢量數(shù)據(jù)進行線寬度、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建模接口實現(xiàn)三維管網(wǎng)專題圖層的批量加載,實現(xiàn)三維管網(wǎng)模型的快速生成。實驗表明,采取快速建模方法對管線進行可視化,效果較為精細,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)計了一個基于Web GL的三維管網(wǎng)場景數(shù)據(jù)渲染方案。首先獲取相應(yīng)的三維管網(wǎng)場景數(shù)據(jù)(地下傾斜攝影測量模型和地下管線模型),然后使用Web GL支持的S3M數(shù)據(jù)格式對其進行合理組織,并通過Web服務(wù)器發(fā)布和存儲了該數(shù)據(jù),最后針對網(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)場景的可視區(qū)域,實現(xiàn)了數(shù)據(jù)在Web GL中的平滑高效渲染。實驗表明,采用數(shù)據(jù)裁剪和調(diào)度算法能夠?qū)鼍扒袚Q時根據(jù)當(dāng)前視點范圍的需求進行要素的快速渲染更新,實現(xiàn)按需加載的原則。本文基于上述關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)了一個三維管網(wǎng)信息管理系統(tǒng),實現(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 構(gòu):
桂林理工大學(xué)；
領(lǐng) 域:
自然地理學(xué)和測繪學(xué)；
建筑科學(xué)與工程；
計算機軟件及計算機應(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；
