三维GIS大数据量场景快速可视化关键技术研究

摘要

大数据量场景的快速可视化一直是三维GIS领域的热点研究问题，三维GIS中涉及到大量的地形、影像、纹理等数据，在目前的软硬件环境下，实现大数据量的实时可视化是十分困难的。在三维GIS可视化研究中，LOD这一思想成为了必不可少的技术和方法。
　　 过去，地形场景简化技术都是以CPU为核心的，其缺陷是为了进行加速所进行处理的额外开销甚至会超过由于减少绘制的网格数目所带来的时间补偿。随着GPU技术的飞速发展，人们开始寻找一种能够充分利用GPU的地形可视化策略。
　　 本文在前人研究的基础上，通过对LOD模型简化技术和GPU技术的研究，提出一种基于GPU的LOD模型简化渲染策略。本文主要完成了以下几个方面的工作:
　　 (1)采用多级四叉树的方式来进行数据组织，既具有分块地形更新灵活的特点，又具有多分辨率LOD地形模型的多LOD因子控制的特点。
　　 (2)对于LOD评价因子，综合考虑节点静态因素和节点到屏幕距离以及节点大小、摄像机移动速度这几个LOD评价因子，构造出LOD节点评价函数。
　　 (3)结合OpenGL、GPU、GDAL等技术，使用C++语言，基于Qt开发平台，实现了三维GIS快速可视化系统的开发。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 主要研究内容

1．4 论文的结构和安排

2 大数据量场景快速可视化关键技术

2．1 LOD

2．1．1 LOD技术简介

2．1．2 LOD模型生成算法的分类

2．2 GPU

2．2．1 GPU介绍

2．2．2 GPU高速并行计算的理论基础

2．2．3 GPU可编程机制

2．3 面向GPU的OpenGL硬件加速

2．3．1 OpenGL简介

2．3．2 面向GPU的OpenGL扩展

2．4 GDAL

2．5 本章小结

3 基于GPU的LOD地形渲染

3．1 LOD地形组织

3．2 LOD评价因子

3．2．1 节点静态因素的评价

3．2．2 视点相关的动态因素的评价

3．2．3 摄像机移动速度相关的动态因素的评价

3．2．4 综合LOD节点评价函数

3．3 边界裂缝处理

3．4 GPU处理流程

3．5 本章小结

4 快速可视化系统的设计与实现

4．1 系统设计

4．2 开发环境

4．3 基本数据结构

4．3．1 多级四叉树结构

4．3．2 Camera视图控制类

4．3．3 Cache缓存类

4．3．4 数据读取IO类

4．3．5 Terrain地形类

4．3．6 渲染视图类

4．4 系统运行测试

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 论文总结

5．2 研究展望

参考文献

作者简历

发表论文

附录