基于Unity3D的栾川三维城市地理信息系统研究

发布时间：2017-03-31 16:14

  本文关键词：基于Unity3D的栾川三维城市地理信息系统研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：栾川三维城市地理信息系统以栾川城区及周边75平方公里范围内的建筑物、道路、植被、水系及地貌等为对象，通过构建三维模型和属性信息建库，实现栾川城区景观的三维虚拟表达和空间信息管理与分析。然而，从底层开发难度较大，且开发周期较长，无法满足栾川县在近期城市规划和管理的迫切需求。如果基于专业三维地理信息开发平台开发，无论软件购置还是二次开发都需要大量经费投入，财政难以承受。考虑到Unity3D在三维表达、场景编辑和性价比等方面的优势，本文提出了基于Unity3D的栾川三维城市地理信息系统的开发方法，以期达到降低成本、缩短开发周期的目的。 本文首先简单介绍了系统的开发技术框架，并详细介绍了采用3DMax、Unity3D软件进行栾川三维城市景观构建的方法。其次，设计并实现了基于Unity3D的系统功能模块。然后，针对三维场景浏览不流畅的问题，通过试验及分析，制定了栾川三维场景的优化方案。最后，介绍了系统的应用及测试情况。 （1）系统研究了模型和场景构建方案。本文将栾川景观对象划分为七类，即地形类、建筑类、道路类、植被类、河流类、管线类、附属品类；采用3DMax进行建筑、部分道路与植被、河流、管线等模型的构建，采用Unity3D进行地形、部分道路与植被模型的构建，并借助Photoshop软件制作模型纹理，构建各类景观对象的仿真模型。通过Unity3D管理各类景观模型，构建栾川三维景观，实现栾川三维景观的渲染与显示。 （2）设计并开发了系统的5个功能模块。栾川三维城市地理信息系统功能包括场景浏览、信息查询、空间量算、管线浏览、规划分析等五个模块。本文基于NGUI插件进行系统功能界面的开发，，基于SQLite设计建筑物属性数据库，利用模块化设计技术、在MonoDevelop平台上采用C#和JavaScript两种语言编写功能脚本，通过对Unity3D的功能组件或Unity3D自带的实时运行类的调用，实现了系统各功能模块的开发。 （3）研究了三维场景输出的优化方案。通过试验研究了Unity3D下三维场景渲染时模型数据量与系统资源占用和渲染效率的关系，以及系统所能承载的模型数据量。通过对建模优化、LOD技术、多尺度表达技术的研究分析，综合考虑栾川城市景观地物的现状及布局。采用建模优化压缩场景中模型总数据量；采用LOD技术、多尺度表达技术对栾川地形、植被、建筑物进行渲染优化，减小参加渲染的模型数据量。达到增强场景渲染实时性，提高系统运行流畅度的目的。 （4）实现了系统的基本应用并进行了测试。主要应用包括城市景观基本浏览、飞行浏览、信息查询、空间量算、管线浏览、规划分析等。通过规划部门的近半年运行，证明系统稳定，达到了预期的目标。 基于Unity3D的栾川三维城市地理信息系统，不仅投资小、开发周期短，而且开发门槛低，易实现。该系统的开发和应用，将会为栾川的科学规划、管理提供重要的数据支撑和决策依据；同时，也为县级区域的小型三维城市地理信息系统的开发与推广探索了一种新的模式。
【关键词】：三维城市地理信息系统 Unity3D 三维建模 三维场景 城市规划
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-18
• 1.1 研究背景与研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-15
• 1.3 研究内容15-16
• 1.4 论文结构安排16-18
• 2 系统开发技术框架介绍18-21
• 2.1 系统总体设计框架18
• 2.2 系统开发技术路线18-19
• 2.3 小结19-21
• 3 基于 UNITY3D 的三维城市景观构建21-32
• 3.1 城市景观构建的技术路线21-22
• 3.2 城市景观模型构建22-30
• 3.2.1 地形、河流模型构建23-24
• 3.2.2 植被模型构建24-26
• 3.2.3 建筑物模型构建26-28
• 3.2.4 道路模型构建28-29
• 3.2.5 附属品模型构建29-30
• 3.3 城市景观场景构建30-31
• 3.4 城市景观场景可视化31
• 3.5 小结31-32
• 4 基于 UNITY3D 的三维城市地理信息系统功能模块开发32-47
• 4.1 系统功能开发工具及技术简介32-33
• 4.2 系统功能界面设计33-34
• 4.3 地物属性数据库设计34
• 4.4 系统功能设计34-36
• 4.4.1 系统功能设计框架34-35
• 4.4.2 系统功能模块描述35-36
• 4.5 系统功能模块实现36-46
• 4.5.1 场景浏览功能模块36-39
• 4.5.2 信息查询功能模块39-41
• 4.5.3 空间量算功能模块41-43
• 4.5.4 管线浏览功能模块43-45
• 4.5.5 规划分析功能模块45-46
• 4.6 小结46-47
• 5 系统资源占用分析及场景优化47-54
• 5.1 系统资源占用试验和渲染效率分析47-49
• 5.1.1 试验目的47
• 5.1.2 试验平台与约束条件47-48
• 5.1.3 试验数据与渲染效率分析48-49
• 5.2 系统资源约束下的场景优化方案49-53
• 5.2.1 建模优化方案49-50
• 5.2.2 实时渲染优化方案50-53
• 5.3 小结53-54
• 6 系统应用与测试54-60
• 6.1 城市景观浏览应用54-55
• 6.2 系统功能应用55-59
• 6.2.1 飞行浏览应用55-56
• 6.2.2 信息查询应用56
• 6.2.3 空间量算应用56-57
• 6.2.4 管线浏览应用57-58
• 6.2.5 规划分析应用58-59
• 6.3 小结59-60
• 7 结论与展望60-63
• 7.1 结论60-61
• 7.2 展望61-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果67

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李勇,郝向阳,西勤;三维地理信息系统相关技术研究[J];测绘科学;2001年04期

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4 万剑华,潘正风,李清泉;城市3维地理信息系统研究的几个焦点问题[J];测绘通报;2002年07期

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10 彭庸;张建奇;;一种基于LOD的大规模地形生成算法[J];电子科技;2009年04期

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本文编号：279829