基于远程渲染的移动三维GIS可视化研究

发布时间：2017-05-18 01:13

  本文关键词：基于远程渲染的移动三维GIS可视化研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前移动设备上三维GIS可视化基本采用全客户端方法进行可视化表达,受限于移动硬件设备的弱计算性,渲染效率、可视化效果的流畅度和人机交互友好性均较低,极大地制约了三维地图在移动设备上的应用。 针对当前移动三维GIS可视化面临的主要问题,本文提出利用远程渲染方法实现高效的移动三维GIS可视化表达。远程渲染核心思想是分割三维渲染工作,将复杂度高的计算任务放在服务端,充分利用服务器强大硬件计算能力和软件环境,提高客户端渲染效果。由于依赖于网络传输,远程渲染需要考虑和解决网络带来的问题。针对移动网络带宽窄、连接弱、传输不稳定等问题,本研究通过数据和纹理LOD化、视点路径预测、客户端多重队列载入等方法减小网络数据传输量、缩短客户端请求响应时间、平衡客户端请求次数等解决上述问题,在实验中取得良好的效果。具体研究工作和内容包括： 1.研究应用于桌面客户端的远程渲染技术,分析工作模式和原理,总结远程渲染的关键技术,探讨面向移动三维GIS的远程渲染工作难点； 2.在渐进网格的基础上,研究基于局部二次误差测量(QEM, Quadric Error Metrics)的改进算法,针对QEM算法锐度保真不足的缺点,结合刻画曲面表面弯曲度的曲率,提出了带与曲率相关的惩罚项的QEM改良算法； 3.结合远程渲染、细节层次技术和远程动态载入方法,提出一种多层级动态载入策略,并据此提出层级确定算法；为解决不可靠网络下远程渲染请求响应时间过长问题,提出了基于Markov Chains的视点路径轨迹预测算法和客户端多重队列请求策略,并将两者结合提出数据预载入策略。 4.通过OpenSceneGraph、OpenGL ES等开源软件设计和实现了原型测试系统,对带惩罚项的QEM改良算法、多层级动态载入策略和数据预载入策略进行实现和测试；最后通过服务器负载、客户端绘制帧率、客户端响应延迟、处理三角形数和顶点数等多个指标分析远程渲染性能、多层级动态载入三维渲染性能以及模型可用性,并和本地渲染进行了对比分析,验证了远程渲染实现移动三维GIS的可行性和实用性。
【关键词】：移动GIS 三维渲染 远程渲染 渐进网格 动态载入
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P208
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-19
• 1.1 研究背景12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 移动三维GIS国内外研究现状13-14
• 1.2.2 远程渲染国内外研究现状14-16
• 1.3 研究的提出和意义16-17
• 1.4 研究内容和章节安排17-19
• 1.4.1 研究内容17
• 1.4.2 章节安排17-19
• 2 移动三维GIS可视化与远程渲染分析19-27
• 2.1 移动三维GIS应用分析19-20
• 2.2 移动三维可视化框架20-22
• 2.2.1 OpenGL ES框架20-21
• 2.2.2 Unity 3D框架21-22
• 2.2.3 Cocos3d及其他三维引擎22
• 2.3 远程渲染方法研究22-26
• 2.3.1 远程渲染方法23-24
• 2.3.2 OpenSceneGraph渲染框架24
• 2.3.3 模型数据流化24-25
• 2.3.4 网络数据通信与模型编码压缩分析25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 基于远程渲染的移动三维GIS可视化研究27-51
• 3.1 远程渲染关键技术27-34
• 3.1.1 细节层次27-29
• 3.1.2 多分辨率网格下特征保留和属性查询29-32
• 3.1.3 模型过滤传输32-33
• 3.1.4 图像流33-34
• 3.2 地形化简34-37
• 3.2.1 ROAM算法34-36
• 3.2.2 采用菱形结构的ROAM算法36-37
• 3.3 局部二次误差测量改进算法研究37-41
• 3.3.1 渐进网格算法37-38
• 3.3.2 基于局部二次误差测量算法38-39
• 3.3.3 带惩罚项的QEM算法39-41
• 3.4 基于屏幕误差的远程动态载入41-46
• 3.4.1 远程动态载入算法41-44
• 3.4.2 基于屏幕误差的动态载入算法44-46
• 3.5 全端数据预载入策略46-49
• 3.5.1 视点前进轨迹预测46-47
• 3.5.2 客户端多重队列请求策略47-49
• 3.6 本章小结49-51
• 4 基于远程渲染的移动三维GIS模型实现和分析51-71
• 4.1 模型设计原则51-52
• 4.2 基于远程渲染的移动三维GIS模型设计与实现52-63
• 4.2.1 模型设计52-56
• 4.2.1.1 通信流程52-53
• 4.2.1.2 数据结构53-54
• 4.2.1.3 RR-MGIS模型54-56
• 4.2.2 模块组成56-61
• 4.2.2.1 会话管理器56-58
• 4.2.2.2 渲染服务管理器58-61
• 4.2.2.3 数据管理器61
• 4.2.3 开发环境61-63
• 4.3 试验数据分析和结论63-70
• 4.3.1 数据分析原则63-64
• 4.3.2 试验结果64-65
• 4.3.3 结果分析65-70
• 4.4 本章小结70-71
• 5 总结与展望71-74
• 5.1 本文的研究成果71
• 5.2 存在的问题和未来的工作71-74
• 参考文献74-79
• 作者简介79

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

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  本文关键词：基于远程渲染的移动三维GIS可视化研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：374869