基于Cesium时空三维可视化的数据调度与缓存机制

针对传统三维可视化技术存在数据调度速度慢、场景绘制效率低等问题,本文提出了一种绘制线程与调度线程并行的双线程数据调度策略。该策略将数据调入等待队列,根据视点距离进行顶点层次划分,再利用双线程渲染管线进行场景绘制。为了提升了三维场景处理速度,建立了二级缓存渲染机制与瓦片数据更新策略,并基于Cesium图形引擎,设计并开发了武夷山国家公园时空三维可视化系统,优化了三维场景绘制与数据调度性能,实现了国家公园多源数据集成,提高了虚拟场景中跨平台、跨终端三维展示与交互能力,为国家公园数字化建设提供了行业参考。     

基于BIM的输水工程安全监测信息集成与可视化分析

为了提高长距离输水工程安全监测信息的可视化表达效果,实现海量动态安全监测信息的高效管理,并用以辅助安全分析,提出了基于建筑信息模型(building information modeling,BIM)的输水工程动态安全监测信息集成与网络可视化方法。首先,根据输水工程三维虚拟场景元素构成分析,建立输水工程三维BIM模型;然后,应用关键字段映射的方法建立BIM模型与安全监测信息间的动态耦合;最后,基于WebGL图形加载技术,使用Forge Viewer实现BIM模型的WEB显示。结合天津南水北调工程,开发了相应系统并进行应用,实现了网络环境下工程安全监测动态信息与BIM的可视化集成,为输水工程安全分析提供了支撑平台。     

基于WebGL与IFC的建筑信息模型可视化分析方法

针对现有BIM模型矢量数据在Web渲染效果方面存在的信息缺失问题,提出了一种结合WebGL和IFC标准的BIM模型可视化分析方法.利用WebGL技术扩展了BIM模型的3D可视化显示途径,通过IFC标准使BIM模型的几何信息与OBJ文件信息实现交互,进一步设计了IFC-OBJ数据接口,使BIM模型获得.html与.js格式支撑下的可视化表达模式.结果表明,利用WebGL和BIM模型显示技术可以分析着色器语言的构成和使用方法,确保模型信息完整;利用JavaScript编写的OBJ-JS交互程序可以调用WebGL着色器,实现3D网页渲染效果.利用该方法实现的BIM模型在形式定义和几何属性上与OBJ模型可以完整匹配,模型渲染效果真实,从而验证了整个分析方法的有效性和可行性.     

电网运行风险管控可视化系统架构与功能研究

为了提升电网运行风险管控的科学化和智能化水平,该文对可视化技术在电网运行风险中的应用进行了研究。采用数字感知技术、三维实景建模、实时渲染技术等方法,研究并设计了电网运行风险管控可视化系统。系统分为两部分:上层应用系统和底层支持平台,5层系统架构分别为数据支持层、网络通讯层、动态编辑层、模型库支持层和应用系统层;构建了大屏可视化、风险预控场景展示、增强现实互动热区、三维引擎动态编辑、用户管理等系统功能模块。该系统能够实现电网运行的多维度可视化和风险预控场景展示,进而为电网运行风险管控提供决策支持。     

基于Cesium 的地下三维管网3D Tiles 模型构建与可视化

Cesium作为目前日益流行的开源三维地图引擎,在各领域都有着广泛的应用前景.但目前原生Cesium不具备渲染地下管网模型可视化的条件.基于Cesium提出了一种利用shapefile二维地下管网数据自动构建三维地下管网3D Tiles模型的建模方法并完成了模型的可视化展示.具体步骤是首先将二维shapefile数据分级处理构建四叉树结构关系,通过迭代遍历各级的单块二维数据,将点、线要素分别进行逐瓦片的模型变换矩阵计算和模型构建,将点要素封装为i3dm模型,线要素封装为b3dm模型,得到3D Tiles地下管网模型;然后基于Cesium二次开发实现数据模型对接、地表透明化、裙摆关闭、摄像机地下视角等功能,完成模型的可视化展示.本方法使用辽宁省盖州市北海新区管网shapefile实例数据进行测试.结果 表明,二维地下管网shapefile数据能够快速生成3D Tiles模型,实现良好的地下三维模型可视化展示,为后续Cesium地下空间相关研究工作提供技术支持和方法参考,有助于完善B/S架构的地下空间三维可视化管理系统,支持数字孪生城市建设.     

基于WebGL的三维可视化

伴随着网络三维地理信息系统的快速发展,基于网络的各种三维可视化技术也是层出不穷。因此,该文介绍了一种不需要组件加载的网络三维可视化技术——Web GL,对突破目前在网络环境下传输、加载大规模数据,大范围场景渲染技术的瓶颈具有重要意义。通过简单介绍一种基于Web GL的虚拟三维地图引擎,显现出Web GL是一种可以通过硬件渲染实现网络三维可视化的技术手段。     

BIM云平台中三维模型的任意剖切

针对BIM云平台中三维模型的剖切通过移动竖向或横向的剖切面来实现,剖切方式不灵活,仅是选择性渲染的效果且无法自动获得剖切面的信息的问题。基于Unity3D提出了一种对复杂BIM模型进行任意角度剖分并缝合原模型及剖面的分割算法。运用该分割算法可以从任意角度对BIM云平台中三维模型进行剖切并得到所有剖切点,根据分组排序的剖切点自动计算出每个被剖切构件剖切面的面积、圆形管件的直径以及管件之间的距离。该剖切方法在实现任意剖切的基础上获取到剖切面的关键信息,能够更好的指导现场施工作业。     

基于BIM技术的建筑机电系统虚拟仿真及受力研究

采用BIM技术建立了某工业厂房项目给排水、消防、暖通空调的精细化三维模型,并通过机电系统的管线综合,使碰撞问题及时解决,以实现图纸设计零冲突、零碰撞。通过BIM三维模型系统,对机电各专业进行可视化管理,实现虚拟现实。对项目BIM模型中的给水、消防、暖通空调等系统管线进行三维动态受力建模及分析,得到机电系统受力的动态结果,确定了各系统管网的工作压力。最后运用互联网技术将BIM受力分析与模型共享关联,实现数据实时共享。     

基于SiPESC的千万节点规模FEM可视化系统设计与实现

实现了千万节点规模的有限元模型高效率可视化系统,提出了相关算法、数据结构、关键技术与软件设计方案.研发工作通过分析三维有限元模型特点,在SiPESC.POST通用有限元模型可视化系统基础上,提出了基于拓扑结构的内部单元剔除技术与精化数据结构,并基于VBO快速显示技术,实现了千万节点规模有限元模型流畅显示.通过与多个大型商业有限元软件系统对比,展示了该系统在可视化效率及大规模问题适用性方面的优越性.     

基于移动终端的增强现实地下管线可视化技术

对移动终端基于增强现实的地下管线可视化技术进行了研究.首先使用移动端传感器和摄像头获取位置、姿态及影像信息,然后结合空间数据库中的数据对管线的虚拟位置进行计算,对三维场景进行渲染并与现实实景进行融合,实现了地下管线的动态实时可视化展示.最终开发了基于Android移动端的郑州大学地下管线增强现实系统.     

基于激光点云的树木三维几何建模系统的设计与实现

根据树木的几何拓扑原理,直接利用地面激光扫描仪扫描获得的活立木点云数据,提出了一种基于点云数据的树木三维高精度、真实感的快速重建技术,重点解决了树木骨架点的提取、枝条系统分级重建、模型交互式编辑等关键技术.应用结果表明,基于点云的树木三维几何建模系统能够克服传统树木建模精度低、效率低、形态逼真度差等不足,依据点云数据能快速高效地重建出忠实于现实树木形态结构的三维真实感模型.系统具有良好、灵活的交互性以及较强的实用性,可广泛应用于森林资源管理、精准农业、古树名木管理、园林规划设计等领域.     

基于Unity 3D引擎的玉米栽培可视化系统

【目的】针对玉米绿色高产定向栽培的种植技术,收集并整理玉米生产定向栽培数据资源。【方法】根据玉米定向栽培可视化系统需求,构建玉米6个时期的栽培管理知识模型;建立玉米绿色高产定向栽培3D模型库,包括种子模型、虫害模型、药剂模型、杂草模型、玉米苗模型、农机模型等。【结果】根据系统可视化和交互式要求,搭建了玉米播前准备、播种期、苗期、穗期、花粒期、收获期6个时期的生产环节三维场景。基于Unity 3D引擎进行场景渲染与知识可视化交互,开发了玉米绿色高产定向栽培可视化系统。【结论】该系统为粮食生产经营者提供栽培知识的体验性过程,为玉米绿色高产定向栽培提供技术支撑。     

用OpenGL实现交互式的三维图形显示

OpenGL图形系统是访问图形硬件的一种软件接口,通过OpenGL可以创建交互式的可编辑三维图形系统,制作高性能三维图形处理软件.简要介绍了OpenGL的一些基本概念,在此基础上示例性地说明了如何控制OpenGL的三维显示以实现与用户的交互.     

三维地形的动态生成及空间分析

简要评述了地形可视化的研究发展过程 ,着重探讨了三维地形景观生成的理论和方法 ,提出了解决超大数据量数字高程模型 (DEM )快速显示的算法 ,研究了基于三维地形空间分析的理论 .并在此基础上介绍了笔者开发的DEM动态显示和交互操作系统及其应用     

贵州万山矿山公园旅游服务交互系统设计

以万山矿山公园的矿坑遗址为研究对象,研究其数字化保护方法和旅游推介方式。利用三维激光扫描技术采集万山矿山公园内特色建筑物的点云数据,将采集的点云数据进行降噪处理,利用BIM技术搭建景区内特色建筑的三维模型,利用AutoCAD软件绘制建筑平面图纸,设计开发万山矿山公园小程序,给游客提供景区智能游玩路径规划、线上纪念品购买、优惠券抽奖等体验。实现景区导览、景观交互式体验、特色建筑展示、规避风险等功能。     

基于OSG场景图的游戏界面设计与实现

游戏界面设计是对与游戏用户具有交互功能的视觉元素进行规划设计的活动.目前存在一些应用框架对游戏界面进行设计的技术,但它们都存在着与三维游戏场景接口不一致、设计复杂、不易扩展和维护等缺陷.因此,提出了基于图形引擎OSG场景图的游戏界面设计方法.该方法不仅易于扩展和维护,而且可以与同样是基于图形引擎渲染的三维游戏场景无缝融合.     

面向随钻的井筒可视化方法研究

针对随钻过程中数据的复杂多样性以及井下信息可视化的重要性,以随钻井轨迹数据和随钻测井数据为研究对象,研究并给出随钻井筒可视化建模的方法,建立立体井筒模型。基于成像原理给出钻遇地层可视化建模方法,建立地质属性映射模型,采用纹理技术实现二者的有机融合,真正实现随钻井筒的三维可视化。利用Open Inventor图形开发工具包,实现三维井筒的绘制和钻遇地层信息在三维井筒上的展示。     

Visualization aided system of hydropower engineering management

For the purpose of realizing the information visualization of hydropower engineering management,we constructed three kinds of graphics models sorted by hierarchy for system modelling,employed the construction simulation system to simulate the real-time construction behaviours,introduced the graphics rendering system to organize and update the virtual scene,and designed the interaction system to respond to the user-initiated and simulation-initiated events.So,the real-time,interactive visualization aided system of hydropower engineering management is developed.Eventually,the effectiveness and capabilities of the system are showed through the application examples in China.