[發明專利]三維GIS地形渲染方法和系統

有效

• 申請號: 201210501062.1
• 申請日: 2012-11-29
• 公開（公告）號: CN103035023A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 魏焱;杜旭;齊志剛;顏璟儀;賴翠君;陳炯聰;洪成佳;劉森;甘杉;湯彧
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: G06T15/00
• 分類號: G06T15/00;G06T17/05
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術領域

本發明涉及圖像渲染技術領域，特別是涉及一種三維GIS地形渲染方法，和一種三維GIS地形渲染系統。

背景技術

近年來在電力行業，尤其在主網生產領域通過三維GIS來復現三維地形并解決業務問題已越來越受到業務部門的重視，但其目前普遍三維GIS產品的性能已無法支撐日益提升的業務新要求。而渲染技術是影響三維地形仿真性能的一個核心技術，因此一直是計算機圖形學以及地理信息系統等相關領域的研究重點。

三維地形渲染可視化需要解決海量的復雜地形模型的渲染速度和渲染場景真實性，與計算機圖形硬件有限的繪制能力之間的矛盾這個核心問題，目前在電力行業普遍采用傳統的通過LOD控制的方式進行三維GIS地形渲染，主要的技術有三種：一是以不規則三角網格(TIN)的方式實現，但這種方法不利于場景渲染和管理；二是以Geometry?Clipmaps(GC)的方式實現，但其又無法精確控制誤差；之后基于四叉樹分割的方法最為廣泛。其優點在于，基于CPU網格動態構建，結合視點和網格粗糙度，可以很好地控制誤差，但由于交互處理的數據量巨大，這種方法需進行大量的預計算，CPU的開銷非常大，一般的CPU和帶寬無法達到很高的渲染速度和很逼真的渲染效果。

發明內容

基于此，本發明提供一種三維GIS地形渲染方法和系統，能有效提升三維GIS地形場景渲染的速度，數據處理過程更簡單快速。

一種三維GIS地形渲染方法，包括如下步驟：

載入三維GIS的地形數據，對所述地形數據進行四叉樹分割，生成所述地形數據的矩形網格；

將所述矩形網格進行視錐體裁切，得到需顯示的矩形網格；

計算每個所述需顯示的矩形網格的渲染精度，判斷每個所述矩形網格的渲染精度是否達到預設標準；

對未達到所述預設標準的每個所述矩形網格，則再次進行四叉樹分割；

對達到所述預設標準的每個所述矩形網格，則根據每個所述矩形網格對應的地形數據，生成地形圖元并渲染。

一種三維GIS地形渲染系統，包括第一分割模塊、裁切模塊、判斷模塊、第二裁切模塊和渲染模塊；

所述第一分割模塊用于載入三維GIS的地形數據，對所述地形數據進行四叉樹分割，生成所述地形數據的矩形網格；

所述裁切模塊用于將所述矩形網格進行視錐體裁切，得到需顯示的矩形網格；

所述判斷模塊用于計算每個所述需顯示的矩形網格的渲染精度，判斷每個所述矩形網格的渲染精度是否達到預設標準；

所述第二裁切模塊用于對未達到所述預設標準的每個所述矩形網格，則再次進行四叉樹分割；

所述渲染模塊用于對達到所述預設標準的每個所述矩形網格，則根據每個所述矩形網格對應的地形數據，生成地形圖元并渲染。

上述三維GIS地形渲染方法和系統，基于四叉樹分割原理對龐大的地形數據進行簡單化處理，通過視錐體裁切能快速地剔除當前不需顯示的數據；本發明能有效提升三維GIS地形場景渲染的速度，在保證三維地形渲染逼真效果的前提下，減少CPU開銷的同時，能提高GPU實時渲染的效率，從而有效提升三維GIS地形場景渲染的速度，同時也能避免因GPU難以回溯導致的處理困難。

附圖說明

圖1為本發明三維GIS地形渲染方法在一實施例中的流程示意圖。

圖2為一實施例中四叉樹分割的示意圖。

圖3為一實施例中T型裂縫的示意圖。

圖4為一實施例中三角化處理的示意圖。

圖5為本發明三維GIS地形渲染系統在一實施例中的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。

如圖1所示，是本發明三維GIS地形渲染方法在一較佳實施例中的流程示意圖，包括如下步驟:

S11、載入三維GIS的地形數據，對所述地形數據進行四叉樹分割，生成所述地形數據的矩形網格；

將獲取的三維GIS地形數據看作一個矩形網格，對整個地形數據進行四叉樹分割，將整個三維GIS地形數據分割成多個矩形網格；如圖2所示是四叉樹分割的示意圖，將整幅地形圖進行四叉樹遞歸分割，得到多個小矩形網格，從而將原始地形數據組織成由固定大小的規則的矩形塊網格，通過遍歷算法并每個矩形網格進行標注，即可獲取每個矩形網格的地形數據，因此能大幅提高后續的數據處理速度，非常適合GPU并行處理。

S12、將所述矩形網格進行視錐體裁切，得到需顯示的矩形網格；