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三维城市模型的建立以及基于WEB的可视化研究及应用

作　者: 程鑫
导　师: 杨旭波；李荣陆
学　校: 上海交通大学
专　业: 软件工程
关键词: 三维城市模型可视化数字城市 Web GIS
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着GIS的发展,数字城市已经经历了从出现到发展日益成熟。数字城市是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础,以宽带网络为纽带,运用遥感、全球定位系统、地理信息系统、仿真-虚拟技术等对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述。数字城市的成功应用离不开三维城市模型。这是因为相对于二维模型,三维城市模型可以给予用户更真实的用户体验和更直接的用户交互方式。利用三维城市模型,用户不需要查看并理解抽象的二维地图,而是可以在虚拟现实环境中鸟瞰、行走、远望、近观,并且可以实现三维相关的分析,如日照分析。互联网络的迅速崛起和在全球范围内的飞速发展,使万维网(Web)成为高效的信息发布平台。如果能将数字城市与Web技术相结合,人们就可以方便地从因特网的任意节点浏览和获取数字城市的信息,还可以进行各种在线的地理空间分析,使得数字城市能够得到更广泛的应用。如果能让用户在Web浏览器上就可以在虚拟现实环境中查看和操作三维城市模型,将会给用户带来更好的用户体验。因此,建立具有真实感、不同精度的细节层次、大范围的三维城市模型,并在Web客户端上实现三维城市模型的可视化,将会带来便捷的服务、真实的用户体验、丰富的功能和直接的用户交互方式。这样的特性也会给该GIS软件产品带来更强的竞争优势。由此可见,有关这个课题的研究是非常有意义的。Autodesk公司的LandXplorer系统是主要用于城市规划的一款三维数字城市产品。本文以LandXplorer的开发为基础,对相应课题展开研究,产生了一定的成果。本文主要由以下几个部分组成。1.论述了数字城市的发展历史及现状,指出三维城市模型是数字城市的重要部分。2.介绍了LandXplorer系统的架构设计,作为后续的工作的铺垫。3.研究了如何建立数字城市的三维模型以及在Web客户端上实现三维城市模型的可视化,并对一些关键问题提出解决方案:a)提出了以FDO为导入数据的工具,将异构数据源中的GIS数据集成到一个数据模型中。b)根据二维GIS信息生成地形、建筑、道路、树木及公共设施等的三维模型,实现低成本的、快速的三维城市模型的生成。c)以四叉树的方式存放模型和实现细节层次(LOD)d)采用Java OpengGL实现Web端的三维场景渲染。4.作为Web客户端上三维城市模型可视化的具体实践,详细地论述了LandXplorer系统中Web-based Viewer子系统的设计与实现。5.最后总结了已完成的工作和对未来的进行展望。

三维城市模型的建立以及基于WEB的可视化研究及应用

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