基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法技术方案

本发明专利技术涉及一种基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法，其方法的步骤如下：⑴、生产地理信息海量三维模型；⑵、根据三维数字城市系统视窗中的地理坐标范围计算出该范围所覆盖的快速查找单元，然后从这些快速查找单元中找到需要的三维单体模型，并将这些三维单体模型从数据库中找到，然后计算视点至三维单体模型中心的距离，根据距离把数据库中相应级别的模型调入内存中，然后将这些分好级别的模型数据通过计算找出模型非可见部分从内存中释放掉，并将可见部分放入显卡的图形绘制管线中，最后在三维数字城市系统中显示出来。本发明专利技术能够快速的显示海量三维模型中的单体模型，时间短，效率高，对硬件要求较低。

【技术实现步骤摘要】
基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法
本专利技术属于三维模型显示领域，尤其是一种基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法。
技术介绍
三维数字城市系统因为管理的范围区域通常都有上万平方公里，甚至还有可能扩展成为多个城市，这样的范围，模型数据通常都会是数TB的数据量，现有的硬件条件尚不能将这些数据全部调入内存中进行一次性渲染，因此这些数据在场景中的组织和管理，是影响系统性能的一个最关键的因素。现有系统通常只能浏览比较小的区域，如果三维模型数据太大就会出现系统显示卡顿，甚至死机崩溃的情况。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法，该方法能够快速的显示海量三维模型中的单体模型，时间短，效率高，对硬件要求较低。本专利技术解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：一种基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法，其方法的步骤如下：⑴、地理信息海量三维模型的建立：利用计算机、计算机图形显卡、数码相机以及立体影像量测仪通过人工采集地理信息三维目标的三维框架建立三维立体模型，然后再将数码相机获取的三维模型贴图贴合在三维立体模型上生产出来地理信息海量三维模型；⑵、根据三维数字城市系统视窗中的地理坐标范围计算出该范围所覆盖的快速查找单元，然后从这些快速查找单元中找到需要的三维单体模型，并将这些三维单体模型从数据库中找到，然后计算视点至三维单体模型中心的距离，根据距离把数据库中相应级别的模型调入内存中，然后将这些分好级别的模型数据通过计算找出模型非可见部分从内存中释放掉，并将可见部分放入显卡的图形绘制管线中，最后在三维数字城市系统中显示出来。而且，所述的快速查找单元为将地理信息海量三维模型数据根据地理坐标范围按照地理坐标500米×500米的规则划分为若干个网格，该网格为快速查找单元；每一个快速查找单元都是以地理空间中预先定义好的一点为计算起点，该计算起点坐标为：AreaMinX，AreaMinY，快速查找单元设置唯一ID，该唯一ID由快速查找单元的行号以及列号组成；通过计算机视窗所覆盖的地理信息范围，快速的找到对应的几个快速查找单元，然后再利用四叉树查找算法从这几个快速查找单元中根据地理信息空间关系找到所需要的单体模型，并将该单体模型从数据库中取出放入内存中，进而通过显卡在视窗中显示出来。而且，所述的行号为ROWID，该ROWID=(Y-AreaMinY)/_BlockSize，其中Y是地理坐标中的Y值，AreaMinY为区域起点Y值，_BlockSize为快速查找单元的网格大小500。而且，所述的列号为COLID，该COLID=(X-AreaMinX)/_BlockSize，其中X是地理坐标中的X值，AreaMinX为区域起点X值，_BlockSize为快速查找单元的网格大小500。而且，所述的相应级别的模型为将三维数字城市系统中的单体模型根据三维数字城市系统中的视点到单体模型中心的地理实地距离划分为3个级别：第一级别为精细显示模型，第一级别为0-200米，第二级别为普通显示模型，第二级别为大于200-1000米，第三级别为粗略显示模型，第三级别为大于1000-3000米。而且，所述的相应级别的模型调用关系为当前系统视窗显示的三维单体模型为第一级别时，将该三维单体模型的第二级别模型数据从数据库中调入内存中备用，系统浏览时视点相对该模型视距变化为第二级别时，直接将内存中的第二级别模型数据直接放入显卡中显示，并将显卡中的第一级别模型数据释放掉；当前视窗显示的三维单体模型为第二级别时，将该三维单体模型的第一级别和第三级别模型数据从数据库中调入内存中备用，系统浏览时视点相对该模型视距变化为第一级别或第三级别时，直接将内存中的相应级别的模型数据直接放入显卡中显示，并将显卡中的第二级别模型数据释放掉；当前视窗显示的三维单体模型为第三级别时，将该三维单体模型的第二级别模型数据从数据库中调入内存中备用，系统浏览时视点相对该模型视距变化为第二级别时，直接将内存中的第二级别模型数据直接放入显卡中显示，并将显卡中的第三级别模型数据释放掉。而且，所述的模型非可见部分为将视窗中三维数字城市系统地理坐标范围中的三维单体模型放入显卡中进行显示，显示过程中，所有三维单体模型的数据全部调入内存中，利用光线相交的方法从系统视窗视点发出与视窗中的三维单体模型相交计算，经过计算后得到显然不可见的绘制元素为模型非可见部分。而且，所述的模型非可见部分包括视窗中三维单体模型的背面或者后面模型被前面模型遮挡的部分。本专利技术的优点和有益效果为：1、本基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法中采用快速查找单元，可以快速计算出视窗显示范围所覆盖的区域中的快速查找单元，从这些快速查找单元中找出我们需要的单体三维模型就可以上万倍的提高查找和计算速度。即使利用普通商用PC机也可以实现地理信息三维模型的高效显示。快速查找单元可以大幅提高地理信息海量三维模型显示效率。由于显示效率的提高，对系统运行计算机的要求也大大的降低，使用普通PC机也可以完成传统方法在高级图形工作站上实现的效果，为使用者降低了硬件使用成本。由于该方法使全局查找改变为局部查找，不仅减少了查找时间，而且还大幅降低了数据库的占用计算时间，大幅降低了磁盘读写时间，这样对硬件寿命也可以延长。利用该方法加快了单体模型调入内存的速度，就可以为显示效果更复杂的效果提供充足的时间，显示的模型可以更精细，效果更好。2、本基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法采用分页多级别显示方法利用分级机制，距离观察者近的显示精细模型，保证高质量的显示效果，距离观察者中等的显示中等模型，视觉上效果不变，但是数据和资源占用大幅降低，距离观察者较远的显示粗略模型，视觉上效果不变，极大减少了数据和资源的占用，用此规则不仅可以保证三维数字城市系统的显示效果，而且还可以保证系统可以流畅的显示，稳定的运行。并且可以降低系统应用硬件的要求，即使利用普通商用PC机也可以实现三维数字城市的高效、高质显示，分页多级别显示可以大幅提高地理信息三维模型显示效率和系统运行的稳定性。通过分级的方式可以大幅减少模型数据的读取量，提高了显示效率，使用该方法系统可以显示非常精细的三维模型，在保证了显示质量和效果的情况下对系统运行计算机的要求也大大的降低，使用普通PC机也可以完成传统方法在高级图形工作站上实现的效果，为使用者降低了硬件使用成本。利用该方法可以大幅提高系统运行的稳定性，由于显卡负荷超载的死机情况可以完全避免，实现流畅的显示。3、本基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法可以把很多不需要的部分从显卡中去除掉，减轻系统显卡显示时的负担，提高显示效率，避免浏览显示时的卡顿，做到浏览时流畅显示。利用该方法使用普通PC机也可以完成传统方法在高级图形工作站上实现的效果，为使用者降低了硬件使用成本，计算出系统视窗中三维单体模型的非可见部分，然后从显卡显存中去掉该部分内容不显示，可以大幅减轻显卡显示负担，提高系统显示效率，从而实现高效、快速的系统浏览显示。使用该方法还可以降低系统硬件要求，即使利用普通商用PC机也可以实现三维数字城市的高效、高质显示。4、本专利技术能够快速的显示海量三维模型中的单体模型，时间短，效率高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法，其特征在于：该方法的步骤如下：⑴、地理信息海量三维模型的建立：利用计算机、计算机图形显卡、数码相机以及立体影像量测仪通过人工采集地理信息三维目标的三维框架建立三维立体模型，然后再将数码相机获取的三维模型贴图贴合在三维立体模型上生产出来地理信息海量三维模型；⑵、根据三维数字城市系统视窗中的地理坐标范围计算出该范围所覆盖的快速查找单元，然后从这些快速查找单元中找到需要的三维单体模型，并将这些三维单体模型从数据库中找到，然后计算视点至三维单体模型中心的距离，根据距离把数据库中相应级别的模型调入内存中，然后将这些分好级别的模型数据通过计算找出模型非可见部分从内存中释放掉，并将可见部分放入显卡的图形绘制管线中，最后在三维数字城市系统中显示出来。

【技术特征摘要】
1.一种基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法，其特征在于：该方法的步骤如下：⑴、地理信息海量三维模型的建立：利用计算机、数码相机以及立体影像量测仪通过人工采集地理信息三维目标的三维框架建立三维立体模型，然后再将数码相机获取的三维模型贴图贴合在三维立体模型上生产出来地理信息海量三维模型；⑵、根据三维数字城市系统视窗中的地理坐标范围计算出该范围所覆盖的快速查找单元，然后从这些快速查找单元中找到需要的三维单体模型，并将这些三维单体模型从数据库中找到，然后计算视点至三维单体模型中心的距离，根据距离把数据库中相应级别的三维单体模型调入内存中，然后将这些分好级别的模型数据利用光线相交的方法从系统视窗视点发出与视窗中的三维单体模型相交计算，经过计算后得到三维单体模型的非可见部分并将所述非可见部分从内存中释放掉，并将可见部分放入显卡的图形绘制管线中，最后在三维数字城市系统中显示出来，所述的快速查找单元为将地理信息海量三维模型数据根据地理坐标范围按照地理坐标500米×500米的规则划分为若干个网格，该网格为快速查找单元；每一个快速查找单元都是以地理空间中预先定义好的一点为计算起点，该计算起点坐标为：AreaMinX，AreaMinY，快速查找单元设置唯一ID，该唯一ID由快速查找单元的行号以及列号组成；通过计算机视窗所覆盖的地理信息范围，快速的找到对应的几个快速查找单元，然后再利用四叉树查找算法从这几个快速查找单元中根据地理信息空间关系找到所需要的三维单体模型，并将该三维单体模型从数据库中取出放入内存中，进而通过显卡在视窗中显示出来。2.根据权利要求1所述的基于三维数字城市系统海量模型数据的浏览方法，其特征在于：所述的行号为ROWID，该ROWID＝(Y-AreaMinY)/_BlockSize，其中Y是地理坐标中的Y值，AreaMinY为区域起点Y值，_BlockSize为快速查找单元的网格大小500。3.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊卫，寇福友，宋军，王晓华，袁生礼，
申请(专利权)人：天津市测绘院，天津金宇信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：