二三维一体化城市地理信息共享服务系统开发与应用课件.ppt

1、Network Optimization Expert Team1二三维一体化城市二三维一体化城市地理信息地理信息共享服务系统开发共享服务系统开发与应用与应用Network Optimization Expert Team2汇报提纲汇报提纲p 1. 绪 论p 2. 二三维一体化城市地理信息共享服务系统整体设计p 3. 城市二三维地理空间数据组织与管理p 4. 面向服务的城市二三维地理信息共享p 5. 二三维一体化渲染及联动分析p 7. 总结与展望p 6. 系统集成与应用Network Optimization Expert Team3汇报提纲汇报提纲p 1. 绪 论p 2. 二三维一体化城市地

2、理信息共享服务系统整体设计p 3. 城市二三维地理空间数据组织与管理p 4. 面向服务的城市二三维地理信息共享p 5. 二三维一体化渲染及联动分析p 6. 系统集成与应用p 7. 总结与展望Network Optimization Expert Team41 1 研究背景及意义研究背景及意义二三维一体化数据、场景、操作、服务、开发、显示、分析二三维GIS发展 二维GIS在数据存储、管理、共享、分析等方面均已相对成熟； 三维GIS在场景实时渲染、人机交互等方面有较强优势。GIS共享平台建设 地理数据急剧增加； 城市信息化建设； 部门平台相互独立，数据自成一体； 缺乏相应的管理手段与标准。Netw

3、ork Optimization Expert Team5产 品技 术p 空间数据管理 Zhu Qing等通过多层次三维空间索引等研究实现了多层分布式三维GIS数据库引擎; 郑坤等设计了基于规则库的三维空间数据模型。1 1 国内外研究现状国内外研究现状ArcGIS软件从10.0开始提供了一套专有的二三维一体化解决方案。将Google Earth与Google Maps结合，向二三维一体化方向迈进。2006年启动新一代二三维GIS软件研发，15年推出8C版本新产品。2011年，高德发布了其自主研发的AnGeo 2.0二三维地理信息系统。p 地理信息共享 OGC推出国内外二维WebGIS遵循的标准

4、，并相继推出CityGML、W3DS等三维服务标准，但目前尚不成熟。p 数据调度渲染 Sekulic等提出基于GPU的硬件加速的可见性判断算法，均衡了计算机CPU及GPU的计算压力；Pantaleoni提出了等提出了基于GPU的内外存交换算法实现场景中的散射光渲染计算。Network Optimization Expert Team61 1 主要研究内容主要研究内容平台架构设计数据组织与管理联动分析实现共享服务发布从数据层面、服务层面及可视化应用层面实现二三维一体化结合，提供用户二维和三维两种应用形式。研究成果实现与应用Network Optimization Expert Team71 论文

5、组织结构论文组织结构第一章 绪论第三章城市二三维地理空间数据组织与管理第四章面向服务的城市二三维地理信息共享第五章城市GIS二三维一体化渲染及联动分析第七章 总结与展望第六章系统集成及应用第二章二三维一体化城市地理信息共享服务系统整体设计三大技术环节研究Network Optimization Expert Team8汇报提纲汇报提纲p 1. 绪 论p 2. 二三维一体化城市地理信息共享服务系统整体设计p 3. 城市二三维地理空间数据组织与管理p 4. 面向服务的城市二三维地理信息共享p 5. 二三维一体化渲染及联动分析p 6. 系统集成与应用p 7. 总结与展望Network Optimiz

6、ation Expert Team92 2 系统设计总体思路系统设计总体思路系统从以下4个方面考虑：系统架构图集成系统支持多维数据、多源数据、异构数据的融合转换与一体化集成管理。展示通过分屏联动方式提供二三维一体化展示，满足用户的无缝浏览与畅游体验。共享实现城市空间基础地理信息数据的整合、管理和网络化共享。应用带动二三维地理空间信息获取、加工和应用等相关产业发展。 按照四大功能模块设计 组件式、执行期的二次开发Network Optimization Expert Team10数据服务层2 2 系统技术路线系统技术路线业务服务层数据服务层用户服务层系统技术路线图系统技术路线图Network O

7、ptimization Expert Team11汇报提纲汇报提纲p 1. 绪 论p 2. 二三维一体化城市地理信息共享服务系统整体设计p 3. 城市二三维地理空间数据组织与管理p 4. 面向服务的城市二三维地理信息共享p 5. 二三维一体化渲染及联动分析p 6. 系统集成与应用p 7. 总结与展望Network Optimization Expert Team12应用层：基于业务逻辑搭建的城市二三维空间数据管理系统，可以提供多种应用功能。基础层：对存储设备进行分级分区，保证海量数据的存储效率。数据层：对于各种类型空间数据分别建库存储。3 3 数据管理总体架构数据管理总体架构引擎层：提供数据管

8、理支持，并构建空间数据库索引，以便对数据的快速检索。Network Optimization Expert Team133 3 城市空间数据一体化组织与管理城市空间数据一体化组织与管理本文采用了“逻辑上统一，物理上独立逻辑上统一，物理上独立”的数据组织管理策略，对不同类型数据建设独立的子库进行组织，最后进行一体化集成管理。矢量数据 “分层”栅格数据 “分级”模型数据 “分块、分层、分级”建筑三维模型与二维矢量底图对应关系设置模型编号为对应图层编号加上该图层下矢量地物的编号。Network Optimization Expert Team143 3 数据管理性能优化数据管理性能优化一级索引 对城

9、市空间通过一级的格网空间索引快速定位；多层次数据库索引逻辑结构多层次数据库索引逻辑结构二级索引 根据数据结构与类型不同，主要有三种情况。空间索引性能测试结论：较于R-Tree索引及网格索引方式，本文设计的多层次模型数据索引方式具有更好的平均查询效率，查找速度快。Network Optimization Expert Team15汇报提纲汇报提纲p 1. 绪 论p 2. 二三维一体化城市地理信息共享服务系统整体设计p 3. 城市二三维地理空间数据组织与管理p 4. 面向服务的城市二三维地理信息共享p 5. 二三维一体化渲染及联动分析p 6. 系统集成与应用p 7. 总结与展望Network Op

10、timization Expert Team164 4 服务端集群架构与负载均衡服务端集群架构与负载均衡按照“多读少写”的特点合理设计服务器集群架构部署，按照请求压力大小合理分配到多服务端CPU、I/O、内存上，满足城市GIS共享服务系统客户端二三维一体化渲染流畅与高级分析需求。多级负载均衡实施方案过程 Nginx服务器过程 ArcGIS负载均衡机制过程 Oracle RAC组件Network Optimization Expert Team174 4 二三维地理信息网络服务发布二三维地理信息网络服务发布 电子地图服务 影像数据服务 矢量数据服务 GIS空间功能服务WMTS规范WMS规范WPS

11、规范_Y_Yile_RowResolution* Tile_Height_X_Xile_ColResolution* Tile_WidthMapOriginTileOriginTMapOriginTileOriginT基于WMTS服务的瓦片行列号计算(r T_COL)(C T_ROW)(m x)_L _R_C_L_R _CXrcDEMDOM地形高程数据的匹配与处理假设共有M个层级，设在金字塔第x层级下的第r行、第c列对应的影像瓦片表示为DOM_Lx_Rr_Cc，对应的高程瓦片表示为DEM_Lx_Rr_Cc，二者存在的对应关系如下： 保证地形渲染过程中，返回DOM与DEM一致性。Network

12、Optimization Expert Team18汇报提纲汇报提纲p 1. 绪 论p 2. 二三维一体化城市地理信息共享服务系统整体设计p 3. 城市二三维地理空间数据组织与管理p 4. 面向服务的城市二三维地理信息共享p 5. 二三维一体化渲染及联动分析p 6. 系统集成与应用p 7. 总结与展望Network Optimization Expert Team195 5 客户端二三维一体化渲染客户端二三维一体化渲染二三维客户端渲染客户端二维可视化三维场景可视化 基于组件二次开发完成 ；电子、影像及2.5维地图可视化浏览及基础地图操作。 基于i4-City三维渲染插件开发； 提供渲染控制、相

13、机操作、场景数据加载、场景管理及空间分析5大类接口。Network Optimization Expert Team205 5 二三维交互联动开发二三维交互联动开发二三维联动原理图二三维联动原理图坐标映射机制minmaxminmax() / 2() / 2/ 2 / tan(CurrentFov/ 2*AngleRadianParam)XXXYYYZh联动触发机制二维地图模块的联动触发采用dojo工具包中的javascript事件触发功能。三维模块的联动触发由i4-City三维渲染引擎的实时渲染机制决定。Network Optimization Expert Team215.35.3 二三维交

14、互分析功能二三维交互分析功能动态三维模型化前后效果对比图动态三维模型化前后效果对比图动态三维模型化流程图动态三维模型化流程图空间-属性互查分析矢量建模分析最短路径分析最短路径分析最短路径分析及漫游效果图及漫游效果图二三维联合分析案例例如，查找一处附近有地铁站及餐饮超市的商用写字楼，使用面积需要80-190平方米，写字楼的租用价格介于40-80元/平米.月，要求写字楼的采光效果及城市观景效果较好。Network Optimization Expert Team22汇报提纲汇报提纲p 1. 绪 论p 2. 二三维一体化城市地理信息共享服务系统整体设计p 3. 城市二三维地理空间数据组织与管理p 4

15、. 面向服务的城市二三维地理信息共享p 5. 二三维一体化渲染及联动分析p 6. 系统集成与应用p 7. 总结与展望Network Optimization Expert Team23青岛市二三维地理信息共享服务平台青岛市二三维地理信息共享服务平台 系统实现系统实现本文研究的二三维一体化城市地理信息共享服务系统已成功应用于“海陆一体三维地理信息共享服务系统及应用示范”项目，以青岛为城市应用示范点完成“青岛市二三维地理信息共享服务平台”的设计与开发，项目于2015年11月份完成验收，并获得较高评价。二三维GIS平台的开发与实现数据来源青岛地区5km20km范围2米分辨率的DOM数据和DEM数据；

16、青岛市内五区约2万个建筑精模及简模和纹理数据，总数据量约48GB。坐 标1980西安坐标系高程基准1985国家高程基准数据管理Oracle11g数据库及其插件Oracle Spacial实现数据入库及索引管理；配合ArcSDE管理矢量数据。服务发布ArcGIS ServerNetwork Optimization Expert Team24青岛市二三维地理信息共享服务平台青岛市二三维地理信息共享服务平台 功能展示功能展示二三维联动二三维联动三维视角与二维视图匹配三维视角与二维视图匹配城市三维大场景展示城市三维大场景展示空间关系检测空间关系检测兴趣点查询兴趣点查询Network Optimiza

17、tion Expert Team25青岛市二三维地理信息共享服务平台青岛市二三维地理信息共享服务平台 性能测试性能测试实时可视化效率实时可视化效率数据传输时间随数据加载量变化趋势数据传输时间随数据加载量变化趋势系统功能系统性能图形界面模式1对应客户端无缓存的情况模式2对应客户端开启缓存的情况u 服务器端文件存储达TB级，数据库存储达GB级，服务器单次请求的处理时间不超过30秒。u 客户端场景渲染帧速可达30fps，平均帧速稳定在24帧/s，可流畅漫游与可视化操作。Network Optimization Expert Team26汇报提纲汇报提纲p 1. 绪 论p 2. 二三维一体化城市地理信

18、息共享服务系统整体设计p 3. 城市二三维地理空间数据组织与管理p 4. 面向服务的城市二三维地理信息共享p 5. 二三维一体化渲染及联动分析p 6. 系统集成与应用p 7. 总结与展望Network Optimization Expert Team277 7 总结总结数据管理服务共享联动分析p 分布式空间数据管理架构p 二三维GIS数据底层关联p 多层次数据库索引结构p 多级负载均衡实施方案p 二维GIS共享服务发布p 三维GIS共享服务发布p 客户端二三维一体化集成p 二三维联动交互开发p 二三维交互分析功能Network Optimization Expert Team287 7 展望展

19、望u 需要进一步研究和探索的工作 采用空间数据库模式存储多维异构数据，统一建模、存储及展现； 并选择与二维相辅的成熟的三维共享服务标准实现三维服务共享。 下一步系统将结合二三维优势，定制更多面向用户的高级分析功能； 如增加地下空间的二三维应用分析，实现城市地上地下一体化服务。Network Optimization Expert Team29学术成果及参与项目情况学术成果及参与项目情况u 学术成果【1】 数字城市地理信息二三维共享服务系统. 计算机软件著作权 登记号：2015SR130454 （一作）【2】 基于嵌入式系统的虚拟消防车培训装置. 实用新型专利权 专利号：ZL2014205328

20、25.3【3】 面向石化行业的三维事故仿真模拟与分析系统. 计算机软件著作 登记号：2015SRSR046024【4】 智能消防车三维仿真培训系统V1.0. 计算机软件著作 登记号：2014SRSR126978u参加项目情况【1】2014年01月-2015年11月 海陆一体三维地理信息共享服务平台研发及应用示范项目【2】2013年09月-2014年03月 数字化消防演练培训系统项目【3】2014年10月-2014年12月 智能工厂项目Network Optimization Expert Team30致致 谢谢感谢陈戈教授，作为实验室的负责人，他为我们提供了良好的工作环境，为我们营造了积极的学

21、习氛围。陈老师对待科研及工作上认真严谨的态度为我们树立了良好的榜样，促使我们不断成长与进步。感谢您过去三年对我的指导与提携，我会谨记您的教诲，不断努力，坚持不懈。感谢我的导师马纯永老师，在学习和工作中给我的指导与鞭策，使我不断的成长与进步。在VRGIS组三年的学习生涯中，我有过失落和迷茫，也犯过错误，感谢马老师及团队其他成员对我的包容与理解，感谢子健师兄、璐姐对我的照顾，感谢13级小伙伴们的陪伴，也谢谢师弟师妹们的鼓励，是你们让我懂得了团队精神与合作精神，相信这将是我踏上工作岗位后的重要财富。感谢韩勇老师及MIT团队其他的老师，也感谢实验室的立项成果组及海陆一体项目让我得到了很多实践和锻炼机会。感谢我的家人和朋友，感谢他们一直以来不计回报的付出，感谢他们一直以来对我坚定的支持，感谢他们一直以来对我的关心与陪伴，在此对他们表示无尽的感激与深深的敬爱，祝他们永远幸福安康！Network Optimization Expert Team31谢谢 谢！谢！敬敬 请请 指指 导！导！