海量城市三維模型網(wǎng)絡(luò)異步調(diào)度與實(shí)時(shí)渲染算法研究.pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，尤其是數(shù)字城市技術(shù)，在城市規(guī)劃、建筑設(shè)計(jì)、工業(yè)仿真和地理環(huán)境模擬等日常生活領(lǐng)域中發(fā)揮著重要作用。隨著迅猛發(fā)展和日趨完善的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用，以及虛擬現(xiàn)實(shí)行業(yè)的實(shí)際需求，網(wǎng)絡(luò)版數(shù)字城市系統(tǒng)已成為虛擬現(xiàn)實(shí)發(fā)展的主要方向。單機(jī)版軟件到網(wǎng)絡(luò)版系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，使得該技術(shù)的使用人群由專業(yè)技術(shù)人員擴(kuò)展到大眾普通用戶。這極大促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實(shí)的發(fā)展，但同時(shí)，海量城市三維模型作為網(wǎng)絡(luò)虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，對(duì)服務(wù)器在保存、讀取和調(diào)度海量空間數(shù)據(jù)

2、方面提出了極高的要求。
　　本論文以全球尺度的嵌套四叉樹空間索引、海量城市三維模型數(shù)據(jù)的渲染和存取效率模型為主要研究對(duì)象;以搭建適用于海量三維空間數(shù)據(jù)查詢及網(wǎng)絡(luò)異步調(diào)度的虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)為目標(biāo);以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定、準(zhǔn)確、快速地海量空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)異步調(diào)度和空間數(shù)據(jù)傳輸框架為主要研究?jī)?nèi)容;將研究成果與虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)VRGIS平臺(tái)無縫集成，并采用Hadoop技術(shù)搭建分布式文件管理系統(tǒng)服務(wù)器，對(duì)城市三維模型網(wǎng)絡(luò)異步調(diào)度與渲染系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。論文的主

3、要工作內(nèi)容以及具體研究成果如下:
　　(1)城市三維模型網(wǎng)絡(luò)異步調(diào)度與渲染系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
　　本文從該虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)性和數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)出發(fā)，服務(wù)器端采用成熟的分布式文件管理系統(tǒng)存儲(chǔ)海量三維空間模型，使用ActiveX控件及動(dòng)態(tài)鏈接庫技術(shù)，將客戶端與渲染引擎掛接，實(shí)現(xiàn)模型網(wǎng)絡(luò)異步調(diào)度與渲染系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。
　　(2)數(shù)據(jù)在四叉樹與哈希查詢嵌套網(wǎng)格索引中的存儲(chǔ)與查詢
　　針對(duì)城市三維模型空間數(shù)據(jù)的全球范圍尺度、散落

4、分布的特點(diǎn)，本文使用四叉樹與哈希查詢嵌套網(wǎng)格索引方法，即四叉樹快速鎖定數(shù)據(jù)查詢范圍，哈希查詢直接定位空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置，解決海量空間數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢效率慢的問題，整體提高系統(tǒng)的運(yùn)行性能。
　　(3)城市三維模型網(wǎng)絡(luò)異步調(diào)度與渲染
　　本文實(shí)現(xiàn)適合球面瀏覽的相機(jī)模式，以相機(jī)位置作為主要條件，并利用LOD技術(shù)對(duì)城市模型紋理進(jìn)行層次分級(jí)與優(yōu)化，同時(shí)，由相機(jī)位置推算需進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的網(wǎng)格，構(gòu)建單次網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求數(shù)據(jù)下載量與下載速度間的關(guān)系模型，