基于LOD组织与调度方法的GIS模型优化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于LOD组织与调度方法的GIS模型优化方法及系统，涉及数据处理技术领域，包括以下步骤：对目标数据进行预处理，生成基础的地形瓦片；根据初始视域，加载所述初始视域范围内符合显示条件的地形瓦片，同时根据初始LOD级别进行渲染；S3：判断当前视域是否发生变化，并根据新视域生成瓦片列表；将所述符合显示条件的瓦片数据发送给渲染器，进行渲染操作，通过四叉树和R树对海量模型数据进行瓦片划分，并通过模型合并、纹理贴图合并技术和纹理LOD技术达到降低内存和渲染批次的目的，提高系统的可视化性能。

GIS model optimization method and system based on LOD organization and scheduling method

【技术实现步骤摘要】
基于LOD组织与调度方法的GIS模型优化方法及系统
本专利技术涉及数据处理
，尤其涉及一种基于LOD组织与调度方法的GIS模型优化方法及系统。
技术介绍
地理信息系统(GIS，GeographicInformationSystem)，是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供管理、决策等所需信息的技术系统。简单的说，GIS是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统，是以测绘测量为基础，以数据库作为数据储存和使用的数据源，以计算机编程为平台的全球空间分析即时技术。目前，在面向管廊行业的GIS领域中，模型数据在系统启动以后直接加载的方式进行静态展示，但是，当模型数据量较大时，上述加载过程存在以下缺陷，一是，加载时间过长，系统长时间处于等待状态，二是占用大量内存、显存，甚至导致系统崩溃，三是大量数据在场景中展示，导致渲染性能下降，出现系统卡顿，四是同时下载大量数据对网速带宽要求高。因此，亟需一种GIS模型优化方法以解决上述问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种基于LOD组织与调度技术的GIS模型优化方法及系统。本专利技术提供一种基于LOD预处理与调度的GIS模型优化方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：对目标数据进行预处理，生成基础的地形瓦片；S2：根据初始视域，加载所述初始视域范围内符合显示条件的地形瓦片，同时根据初始LOD级别进行渲染；S3：判断当前视域是否发生变化，若是，根据显示条件，确定变更的瓦片列表，删除在新的视域范围内不符合显示条件的瓦片数据，同时加载在新的视域范围内符合显示条件的瓦片数据至缓存；若否，则仍然以当前瓦片的模型数据进行可视化显示；S4：将所述符合显示条件的瓦片数据发送给渲染器，进行渲染操作：S41：判断所有符合显示条件的叶节点瓦片是否进行0级渲染操作，若是，进入S42，若否，对符合显示条件的叶节点瓦片，进行LOD级别为0级渲染操作；S42：遍历所有叶节点瓦片，获取叶节点瓦片的位置信息，计算叶节点瓦片与相机的距离，查看所述距离是否在LOD级别为1级的距离范围内，若是，则将叶节点瓦片的LOD级别从0级上升为1级，并进行LOD级别为1级的渲染操作，提升叶节点瓦片的纹理清晰度，若否，则叶节点瓦片渲染保持LOD级别为0级；S43：遍历LOD级别为1级的叶节点瓦片内的模型数据，计算模型与相机的距离，根据所述距离计算模型的LOD级别；S44：判断模型当前LOD级别是否小于目标LOD级别，若是则向数据引擎发起指定级别的数据请求，并以目标LOD级别的贴图显示，同时保留上一级别的渲染数据，若否，则删除当前LOD级别的渲染数据，切换至目标LOD级别的渲染数据。进一步，当所述LOD级别的0级和1级时均以瓦片为渲染对象，LOD级别为2级时以模型数据为渲染对象。进一步，所述对目标数据进行预处理包括：将同一模型内的小于等于预设阈值的纹理贴图采用贴图合并模糊算法进行合并。进一步，所述贴图合同模糊算法包括：a:创建一张预设阈值的矩形空白目标纹理；b:在2的整数次幂中选取小于但最接近贴图宽高的值作为贴图调整后的宽高的值并调整贴图大小；c:遍历叶节点瓦片内的所有贴图，依次从调整大小后的贴图中选取面积最大的贴图以从左到右，从上至下的顺序，放置在所述目标纹理中，并记录所述贴图的存放位置；d:如果在所述目标纹理贴图中的空白矩阵无法放下贴图，以目标纹理中面积最大的空白矩形的宽高为基准，调整贴图大小，并放入所述最大的空白矩形中；e:如所述目标纹理已被填满，则将所述目标纹理向下、向左各自自动扩充；f:重复步骤c、d和e，直至将所有贴图放入所述目标纹理中；g:查看所述目标纹理中的空白空间，并根据空白空间调整所述目标纹理大小，如果所述目标纹理的大小大于所述预设阈值的矩形大小时，则将所述目标纹理缩放至所述预设阈值的矩形大小；i:根据贴图在目标纹理中的位置，重新计算模型中顶点对应的不同级别的纹理坐标数据。进一步，所述预处理还包括：S11：确定初始零级瓦片大小；S12：根据四叉树规则和所述初始零级瓦片大小划分目标原图，获得零级瓦片；S13：遍历所有模型，根据模型坐标计算模型所在的瓦片行列号，并将模型存入模型所在的瓦片索引中；S14：对步骤S13中的瓦片进行R树瓦片划分；S16：遍历所有叶节点瓦片，对叶节点瓦片内的模型进行LOD级别划分，S161：对瓦片内所有模型的纹理进行LOD抽稀模糊并合并到第一预设阈值大小的纹理中作为LOD级别的0级纹理；S162：对瓦片内所有模型的纹理进行LOD抽稀模糊并合并带一张第二预设阈值大小的纹理中作为LOD级别的1级纹理；其中第一预设阈值小于第二预设阈值，S162：将瓦片内的模型的原始贴图作为LOD级别的2级纹理；S17：将模型的顶点数据和索引数据以模型为单位进行合同存储。进一步，所述R树瓦片划分算法包括：S141：遍历所述零级瓦片，并统计每个零级瓦片内的模型个数和模型数据量；S142：判断所述模型个数和模型数据量是否超过预设阈值，若是，则将瓦片四等分，遍历模型并按坐标分别填充在子瓦片内；S143：遍历四个子瓦片，统计子瓦片内的模型个数和模型数据量，判断所述模型个数和模型数据量是否超过预设阈值，若是，进入步骤S142，若否，则进一步判断子瓦片中没有模型数据，若有，则根据子瓦片内的所有模型数据重新计算瓦片的外包盒并标识为叶节点瓦片，若否，则删除该子瓦片。进一步，所述S3还包括：判断本地缓存中是否有所述新的瓦片零级数据，若有，直接加载瓦片零级数据，若无，则从服务其端发起异步下载，并将数据保存到本地缓存数据库中并根据显示条件进行加载。相应的，本专利技术还提供一种基于LOD组织与调度方法的GIS模型优化系统，其特征在于：包括：调度控制单元、渲染准备单元、渲染引擎、数据引擎和线程库，所述调度控制单元，用于系统的整体调度和逻辑控制；所述数据引擎，用于数据的网络下载、本地加载和缓存管理；所述渲染准备单元，用于解析加载的数据，并对数据进行组织优化后添加到所述渲染引擎中；所述渲染引擎，用于渲染瓦片或者模型；线程库，用渲染主线程、下载线程池、加载线程和逻辑调度线程之间的通信和数据交换。本专利技术的有益效果：本专利技术通过四叉树和R树对数据进行组织调度，有效解决了大数据量时对宽带、内存和显存的占用；通过LOD机制，实现了按距离动态调整模型渲染效果，提升了模型的显示效果和系统的渲染性能；通过对数据预处理，降低了海量数据的渲染批次，提高了渲染速度；本专利技术采用任务包的线程机制，解决了频繁使用线程锁带来的性能卡顿和资源使用冲突引起的崩溃；此外，基于异步数据下载、加载和渲染，解决了系统的卡顿和等待问题。具体实施方式以下对本专利技术做出进一步的说明：本专利技术提供一种基于LOD预处理与调度的GIS模型优化方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：对目标数据进行预处理，生成基础的地形瓦片；所述地形瓦片包括零级瓦片及叶节点瓦片；S2：根据初始视域，加载所述初始视域范围内符合显示条件的地形瓦片，同时根据初始LOD级别进行渲染；S3：判断当前视域是否发生变化，若是，根据显示条件，确定变更的瓦片列表，删除在新的视域范围内不符合显示条件的瓦片数据，同时加载在新的视域范围内符合显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于LOD组织与调度方法的GIS模型优化方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：对目标数据进行预处理，生成基础的地形瓦片；S2：根据初始视域，加载所述初始视域范围内符合显示条件的地形瓦片，同时根据LOD级别进行渲染；S3：判断当前视域是否发生变化，若是，根据显示条件，确定变更的瓦片列表，删除在新的视域范围内不符合显示条件的瓦片数据，同时加载在新的视域范围内符合显示条件的瓦片数据至缓存；若否，则仍然以当前瓦片的模型数据进行可视化显示；S4：将所述符合显示条件的瓦片数据发送给渲染器，进行渲染操作：S41：判断所有符合显示条件的叶节点瓦片是否进行0级渲染操作，若是，进入S42，若否，对符合显示条件的叶节点瓦片，进行LOD级别为0级渲染操作；S42：遍历所有叶节点瓦片，获取叶节点瓦片的位置信息，计算叶节点瓦片与相机的距离，查看所述距离是否在LOD级别为1级的距离范围内，若是，则将叶节点瓦片的LOD级别从0级上升为1级，并进行LOD级别为1级的渲染操作，从而提升叶节点瓦片的纹理清晰度，若否，则叶节点瓦片渲染保持LOD级别为0级；S43：遍历LOD级别为1级的叶节点瓦片内的模型数据，计算模型与相机的距离，根据所述距离计算模型的LOD级别，所述模型的LOD级别为目标LOD级别；S44：判断模型当前LOD级别是否小于所述目标LOD级别，若是则向数据引擎发起指定级别的数据请求，并以目标LOD级别的贴图显示，同时保留上一级别的渲染数据，若否，则删除当前LOD级别的渲染数据，切换至目标LOD级别的渲染数据。...

【技术特征摘要】
1.一种基于LOD组织与调度方法的GIS模型优化方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：对目标数据进行预处理，生成基础的地形瓦片；S2：根据初始视域，加载所述初始视域范围内符合显示条件的地形瓦片，同时根据LOD级别进行渲染；S3：判断当前视域是否发生变化，若是，根据显示条件，确定变更的瓦片列表，删除在新的视域范围内不符合显示条件的瓦片数据，同时加载在新的视域范围内符合显示条件的瓦片数据至缓存；若否，则仍然以当前瓦片的模型数据进行可视化显示；S4：将所述符合显示条件的瓦片数据发送给渲染器，进行渲染操作：S41：判断所有符合显示条件的叶节点瓦片是否进行0级渲染操作，若是，进入S42，若否，对符合显示条件的叶节点瓦片，进行LOD级别为0级渲染操作；S42：遍历所有叶节点瓦片，获取叶节点瓦片的位置信息，计算叶节点瓦片与相机的距离，查看所述距离是否在LOD级别为1级的距离范围内，若是，则将叶节点瓦片的LOD级别从0级上升为1级，并进行LOD级别为1级的渲染操作，从而提升叶节点瓦片的纹理清晰度，若否，则叶节点瓦片渲染保持LOD级别为0级；S43：遍历LOD级别为1级的叶节点瓦片内的模型数据，计算模型与相机的距离，根据所述距离计算模型的LOD级别，所述模型的LOD级别为目标LOD级别；S44：判断模型当前LOD级别是否小于所述目标LOD级别，若是则向数据引擎发起指定级别的数据请求，并以目标LOD级别的贴图显示，同时保留上一级别的渲染数据，若否，则删除当前LOD级别的渲染数据，切换至目标LOD级别的渲染数据。2.根据权利要求1所述基于LOD组织与调度方法的GIS模型优化方法，其特征在于：当所述LOD级别包括0级、1级和2级，其中，0级和1级时均以叶节点瓦片为渲染对象，2级以叶节点瓦片中的模型为渲染对象。3.根据权利要求1所述基于LOD组织与调度方法的GIS模型优化方法，其特征在于：所述对目标数据进行预处理包括：将叶节点瓦片内的小于等于预设阈值的纹理贴图采用贴图合并模糊算法进行合并。4.根据权利要求3所述基于LOD组织与调度方法的GIS模型优化方法，其特征在于：所述贴图合同模糊算法包括：a:创建一张预设阈值的矩形空白目标纹理；b:在2的整数次幂中选取小于但最接近贴图宽高的值作为贴图调整后的宽高的值并调整贴图大小；c:遍历叶节点瓦片内的所有贴图，依次从调整大小后的贴图中选取面积最大的贴图以从左到右，从上至下的顺序，放置在所述目标纹理中，并记录所述贴图的存放位置；d:如果在所述目标纹理贴图中的空白矩阵无法放下贴图，以目标纹理中面积最大的空白矩形的宽高为基准，调整贴图大小，并放入所述最大的空白矩形中；e:如所述目标纹理已被填满，则将所述目标纹理向下、向左各自自动扩充；f:重复步骤c、d和e...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘航，刘桥喜，边帅，王帅军，杨伟良，
申请(专利权)人：重庆梅安森科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50