基于WebGL的城市地下管網三維可視化研究及應用
桂林理工大學 | 馮凱文
高效穩定的管理地下管線是保障城市快速發展的重要措施。由于管線存在不可見性、錯綜復雜性,利用三維可視化技術來顯示管線是十分重要的。目前基于B/S模式的三維管網可視化系統主要使用第三方插件或基于軟件平臺的二次開發,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,具有免插件、開放等特性,適合用于三維管線可視化技術的開發。本文研究基于Web GL的城市地下管網三維可視化關鍵技術,并構建了B/S架構的三維管網信息管理系統,主要工作內容如下。本文在深入分析當前管網三維模型構建方法和三維地下管線系統現狀的基礎上,研究了地下管線數據類別和空間分布特征,根據其建模原則對地下管線進行了簡化和剖分,并提出一種利用現有的二維管線矢量數據快速構建三維管網模型的方法。首先采用3DS MAX預先精細建模,把得到的管段、管點模型導入SuperMap Desktop中,制作成三維管網符號庫;然后對二維管網矢量數據進行線寬度、高度模式、埋深、旋轉角度等自適應渲染參數以及模型配置;最后利用SuperMap建模接口實現三維管網專題圖層的批量加載,實現三維管網模型的快速生成。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的空間分布情況。在快速構建三維管網模型基礎上,本文設計了一個基于Web GL的三維管網場景數據渲染方案。首先獲取相應的三維管網場景數據(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數據格式對其進行合理組織,并通過Web服務器發布和存儲了該數據,最后針對網絡傳輸的帶寬限制,研究一種視景體裁剪算法和基于多叉樹的數據調度算法,確定了目標場景的可視區域,實現了數據在Web GL中的平滑高效渲染。實驗表明,采用數據裁剪和調度算法能夠對場景切換時根據當前視點范圍的需求進行要素的快速渲染更新,實現按需加載的原則。本文基于上述關鍵技術開發了一個三維管網信息管理系統,實現了專業的管網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劃管線提供了技術手段。
機 構:
桂林理工大學；
領 域:
自然地理學和測繪學；
建筑科學與工程；
計算機軟件及計算機應用；
關鍵詞:
地下管網；
Web GL；
快速建模；
多叉樹數據調度算法；
視景體裁剪算法；
