基于OSG的三维GIS地形与矢量数据的渲染系统的设计与实现

• 作 者: 李旭
• 发表日期: 2013年01期
• 关键词: 三维GIS 地形 矢量 OSG 渲染 要素 图层

目前，三维GIS的一个重要特点是地形数据量巨大，漫游局部高分辨率的地形时，几何体顶点的数量可高达上百万个，普通计算机的硬件无法将它们全部渲染出来；传统的二维矢量数据模型是GIS中一种重要的数据模型和数据源，随着信息技术的发展，人们要求地理空间矢量数据与地形完美匹配，同时发挥地形与GIS矢量数据的优点。要实现这个目标，首先要解决的问题是如何组织管理并实时渲染空间数据，本文使用OSG作为场景管理工具解决这个问题，重点在如下几个方面展开了研究：（1）本文研究了构建数字地形的重要数据来源：数字地形模型。对目前三种主要的DEM类型的概念、数据结构和特点进行探索，最后根据本研究的目的选择规则格网DEM作为本研究的数据来源之一。然后探讨了OSG的相关项目中的三维地形的组织方式：层次细节模型和金字塔模型的文件存储方式以及遥感影像纹理的多层次贴图技术，最后探讨了OSG中模型数据的动态调度机制；（2）本文对二维GIS的矢量数据文件格式（Shapefile）进行了深入研究，以寻求转换为OSG场景模型的切入点，分析了矢量数据与地形结合渲染的技术路线；然后将矢量数据转换为OSG场景模型的过程分解为多个环节处理，对每个环节的任务进行了详细地介绍；（3）本文基于OSG开发了一个小型的三维GIS渲染系统，以研究在不同硬件平台下的地形和矢量数据的实时渲染能力。首先设计本系统的体系结构、分析了功能模块、并给出软件框架结构；接着对不同的功能模块的实现方法进行了研究分析；还研究了本系统中关于矢量数据处理和场景操作的多线程工作机制；（4）本文最后对不同三种图层编译方式进行了比较分析，并对地形与矢量相结合的渲染性能进行分析，系统运行结果表明，基于OSG的海量地形和矢量数据的解决方案，能够实现海量地形和矢量数据的实时渲染。