[发明专利]三维GIS地形渲染方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及图像渲染技术领域，特别是涉及一种三维GIS地形渲染方法，和一种三维GIS地形渲染系统。

背景技术

近年来在电力行业，尤其在主网生产领域通过三维GIS来复现三维地形并解决业务问题已越来越受到业务部门的重视，但其目前普遍三维GIS产品的性能已无法支撑日益提升的业务新要求。而渲染技术是影响三维地形仿真性能的一个核心技术，因此一直是计算机图形学以及地理信息系统等相关领域的研究重点。

三维地形渲染可视化需要解决海量的复杂地形模型的渲染速度和渲染场景真实性，与计算机图形硬件有限的绘制能力之间的矛盾这个核心问题，目前在电力行业普遍采用传统的通过LOD控制的方式进行三维GIS地形渲染，主要的技术有三种：一是以不规则三角网格(TIN)的方式实现，但这种方法不利于场景渲染和管理；二是以Geometry Clipmaps(GC)的方式实现，但其又无法精确控制误差；之后基于四叉树分割的方法最为广泛。其优点在于，基于CPU网格动态构建，结合视点和网格粗糙度，可以很好地控制误差，但由于交互处理的数据量巨大，这种方法需进行大量的预计算，CPU的开销非常大，一般的CPU和带宽无法达到很高的渲染速度和很逼真的渲染效果。

发明内容

基于此，本发明提供一种三维GIS地形渲染方法和系统，能有效提升三维GIS地形场景渲染的速度，数据处理过程更简单快速。

一种三维GIS地形渲染方法，包括如下步骤：

载入三维GIS的地形数据，对所述地形数据进行四叉树分割，生成所述地形数据的矩形网格；

将所述矩形网格进行视锥体裁切，得到需显示的矩形网格；

计算每个所述需显示的矩形网格的渲染精度，判断每个所述矩形网格的渲染精度是否达到预设标准；

对未达到所述预设标准的每个所述矩形网格，则再次进行四叉树分割；

对达到所述预设标准的每个所述矩形网格，则根据每个所述矩形网格对应的地形数据，生成地形图元并渲染。

一种三维GIS地形渲染系统，包括第一分割模块、裁切模块、判断模块、第二裁切模块和渲染模块；

所述第一分割模块用于载入三维GIS的地形数据，对所述地形数据进行四叉树分割，生成所述地形数据的矩形网格；

所述裁切模块用于将所述矩形网格进行视锥体裁切，得到需显示的矩形网格；

所述判断模块用于计算每个所述需显示的矩形网格的渲染精度，判断每个所述矩形网格的渲染精度是否达到预设标准；

所述第二裁切模块用于对未达到所述预设标准的每个所述矩形网格，则再次进行四叉树分割；

所述渲染模块用于对达到所述预设标准的每个所述矩形网格，则根据每个所述矩形网格对应的地形数据，生成地形图元并渲染。

上述三维GIS地形渲染方法和系统，基于四叉树分割原理对庞大的地形数据进行简单化处理，通过视锥体裁切能快速地剔除当前不需显示的数据；本发明能有效提升三维GIS地形场景渲染的速度，在保证三维地形渲染逼真效果的前提下，减少CPU开销的同时，能提高GPU实时渲染的效率，从而有效提升三维GIS地形场景渲染的速度，同时也能避免因GPU难以回溯导致的处理困难。

附图说明

图1为本发明三维GIS地形渲染方法在一实施例中的流程示意图。

图2为一实施例中四叉树分割的示意图。

图3为一实施例中T型裂缝的示意图。

图4为一实施例中三角化处理的示意图。

图5为本发明三维GIS地形渲染系统在一实施例中的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

如图1所示，是本发明三维GIS地形渲染方法在一较佳实施例中的流程示意图，包括如下步骤:

S11、载入三维GIS的地形数据，对所述地形数据进行四叉树分割，生成所述地形数据的矩形网格；

将获取的三维GIS地形数据看作一个矩形网格，对整个地形数据进行四叉树分割，将整个三维GIS地形数据分割成多个矩形网格；如图2所示是四叉树分割的示意图，将整幅地形图进行四叉树递归分割，得到多个小矩形网格，从而将原始地形数据组织成由固定大小的规则的矩形块网格，通过遍历算法并每个矩形网格进行标注，即可获取每个矩形网格的地形数据，因此能大幅提高后续的数据处理速度，非常适合GPU并行处理。

S12、将所述矩形网格进行视锥体裁切，得到需显示的矩形网格；