了解世界最直觀的方式是通過我們的眼睛看到的五彩繽紛的三維客觀世界,但是從早期的紙質地圖到電子地圖呈現給我們的都是一個平面的世界,是對客觀世界的抽象表達,與真實的地理環境有較大的差距。而三維客觀世界的絢麗展示則是以大量的三維模型數據為前提、功能強大的三維地圖引擎為基礎、完善的海量三維模型數據處理及優化的解決方案為核心才得以實現。MapGIS 10.5產品家族成員MapGIS 3DClient for WebGL以開源三維地圖框架Cesium為基礎,通過多種技術手段優化升級了輕量級的數據交換格式M3D、數據調度策略和數據化簡策略等,使其能輕松駕馭海量的三維模型數據,在多個城市級的應用中流暢、完美呈現三維精致世界。
傾斜攝影、BIM、點云等都是目前熱門的城市數據框架的重要內容,正應用到城市各個領域的信息化建設中,大數據量、高精度、多源數據融合是其主要特點,Web端的三維GIS應用在WebGL等技術的不斷發展中逐漸成為主流,從數據加工到數據服務發布,而后數據完美渲染的整體解決方案也是各GIS廠商角力的重點。此處我們僅以MapGIS 3DClient for WebGL針對城市級的傾斜攝影數據加載優化方案為切入點、以點帶面,剖析海量數據加載在Web端三維GIS應用中的技術創新升級。
傾斜攝影技術是國際測繪領域近些年發展起來的一項高新技術,目前國內外已廣泛開展傾斜攝影測量技術的應用研究。城市級傾斜攝影數據范圍大、級別多、精度高,Web端海量數據快速共享成為當前面臨的主要問題。在前端的渲染過程中,大范圍則會使數據劃分更多的網格,Web端共享數據會增加線程中的請求次數,嚴重影響數據的請求效率;多級別則可能會導致數據請求長時間停留在某一個區域,造成的現象是某一塊數據可能已經很清晰,但是其他地方的數據卻還沒有被請求,加載級別不統一,顯示效果不美觀;高精度則當數據加載到精細級別時,數據非常清晰,但機器的內存及顯存將被大量占用。
針對這些具體存在的問題,MapGIS提供了一套從數據存儲到數據渲染優化的方案,徹底解決這一三維GIS在項目應用中不容忽略的頑疾,其核心是要提供一種開放式、可擴展的三維數據交換格式,為海量多源異構空間三維模型數據在不同終端之間的傳輸、交換與共享提供支撐,支持表達多源地理空間數據,具備海量數據高效繪制的能力。同時針對海量傾斜攝影數據特性采取相應的優化策略,在保持原有顯示效果的情況下,提高前端顯示性能。主要包含如下方面:
1、在保證數據的完整性和顯示精度的前提下,按序進行節點合并,對頂層節點、次級節點、最精細節點采取不同的處理策略,可視化層面保證數據的完整性及顯示精度情況下平衡數據量,減少前端壓力。
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2、依據數據量對數據執行化簡策略,包括:幾何化簡、紋理化簡和紋理合并三個層面,不同級別采用不同的化簡策略,達到減少數據量的目的。
3、數據壓縮:對傾斜攝影數據采用優化算法進行壓縮處理,減少前端共享數據的傳輸壓力、提升前端數據共享效率。
通過采用以上優化策略,海量傾斜攝影數據在Web前端渲染中,性能和效果有了明顯的改善。以約600余平方公里的傾斜攝影數據為例進行測試,優化之前前端加載顯示在20幀以下,會有明顯的卡頓情況出現,而優化之后可以穩定保持在50幀以上,數據顯示完整,瀏覽順暢。
城市級傾斜攝影數據加載效果
同時該優化策略也可以應用到其他模型數據的處理過程中,如BIM、點云、景觀模型等,前端的渲染效果和效率都可以得到明顯提升,可保持幀率50+以上。
城市精模附加細化效果
BIM效果
隨著信息技術的發展,現實的客觀世界與數字世界正形成兩大體系平行發展,以數字孿生技術支撐實現城市智能運行的新型智慧城市建設也在如火如荼開展,而三維GIS可以充分展示城市地下的地質、管線、構筑物,地上的土地、交通、建筑、植被,以及室內的設施、房產、人口,成為數字孿生不可或缺的技術。MapGIS 3DClient for WebGL技術不斷創新升級,輕松駕馭城市級別的三維模型數據,流暢、完美呈現三維精致世界,為新型智慧城市建設加碼!