【摘要】：數(shù)字地球應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大使得人們對(duì)各類空間數(shù)據(jù)所表達(dá)信息量的要求不斷提高， 智慧城市‖概念的提出使得虛擬城市建筑物模型數(shù)據(jù)成為數(shù)字地球中另外一種重要的空間數(shù)據(jù)。另一方面，現(xiàn)代圖形硬件強(qiáng)大的并行計(jì)算能力已經(jīng)逐漸應(yīng)用到各類圖形或非圖形問(wèn)題中，實(shí)現(xiàn)了這些程序的GPU加速。 針對(duì)上述研究背景，本文從數(shù)字地球的角度出發(fā)，以GPU加速為理論與技術(shù)的基礎(chǔ)，以大規(guī)模城市建筑物模型高效三維可視化為目標(biāo)，探討利用GPU并行運(yùn)算實(shí)現(xiàn)這些模型數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下可視化若干過(guò)程的加速，這些過(guò)程包括了大規(guī)模建筑物模型的數(shù)據(jù)調(diào)度、層次細(xì)節(jié)與真實(shí)感顯示等階段，提高這些階段原有CPU方法的效率，增強(qiáng)數(shù)字地球系統(tǒng)對(duì)建筑物模型三維可視化的支持�？v觀全文，本文主要貢獻(xiàn)如下： 1.提出對(duì)大規(guī)模城市建筑物模型矢量分布數(shù)據(jù)建立基于R樹與其變種的空間索引來(lái)服務(wù)建筑物模型數(shù)據(jù)的調(diào)度，在此基礎(chǔ)上利用CUDA實(shí)現(xiàn)了R+樹空間查詢的加速，并提出了一種空間查詢的雙重加速算法，，該算法將視錐范圍分割后映射到CUDA架構(gòu)的線程塊上，將R+樹每個(gè)實(shí)體映射到單個(gè)線程上，大大縮短了數(shù)據(jù)調(diào)度程序運(yùn)行的時(shí)間。 2.在前人研究工作的基礎(chǔ)上，首先利用建筑物模型自身的空間格局和語(yǔ)義關(guān)系，將簡(jiǎn)化的建筑物模型形成的層級(jí)數(shù)據(jù)預(yù)存入CPU內(nèi)存中，提出了一種基于視點(diǎn)移動(dòng)的高效動(dòng)態(tài)CPU-GPU傳輸方法，接著利用可編程著色器對(duì)GPU顯存中被傳入的建筑物層次數(shù)據(jù)進(jìn)行并行地修改，并實(shí)時(shí)地渲染相應(yīng)層次細(xì)節(jié)的建筑物模型，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模城市建筑物層次細(xì)節(jié)機(jī)制的GPU加速。 3.利用可編程管線中的像素著色器將光照模型中Phong算法由傳統(tǒng)方法頂點(diǎn)的并行運(yùn)算轉(zhuǎn)移到像素級(jí)別，增強(qiáng)了Phong光照模型著色效果。提出利用可幾何著色器對(duì)陰影體的確定進(jìn)行GPU加速，并利用圖形硬件實(shí)現(xiàn)遮擋查詢，對(duì)是否繪制某場(chǎng)景結(jié)點(diǎn)產(chǎn)生陰影體的判斷進(jìn)行加速，提高了陰影繪制的效率。本文對(duì)各個(gè)階段GPU加速的算法效率都進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)表明本文方法是可行并且是高效的，滿足基于數(shù)字地球的大規(guī)模城市建筑物模型的三維可視化，為增強(qiáng)新一代數(shù)字地球產(chǎn)品提供技術(shù)支撐。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P208;TP391.41

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 趙園春;李成名;趙春宇;;基于R樹的分布式并行空間索引機(jī)制研究[J];地理與地理信息科學(xué);2007年06期

2 花杰;邢廷炎;芮小平;;CSAMT數(shù)據(jù)三維可視化的方法[J];地球物理學(xué)進(jìn)展;2012年04期

3 左朝樹;劉心松;陳小輝;顧攀;;DPsIR~+:一種基于動(dòng)態(tài)空間槽的分布式并行空間索引樹[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2006年02期

4 康來(lái);趙健;宋漢辰;吳玲達(dá);;面向二維GIS矢量數(shù)據(jù)三維可視化的地形匹配技術(shù)研究[J];計(jì)算機(jī)科學(xué);2009年11期

5 周芹;鐘耳順;黃耀歡;;基于分區(qū)技術(shù)的靜態(tài)R樹索引并行計(jì)算技術(shù)[J];計(jì)算機(jī)工程;2009年02期

6 陳鴻;湯曉安;謝耀華;孫茂印;;基于視點(diǎn)相關(guān)透視紋理的矢量數(shù)據(jù)在三維地形上的疊加繪制[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2010年05期

7 李白云;趙春霞;;GPU實(shí)時(shí)構(gòu)建四叉樹的快速地形渲染算法[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2010年12期

8 李融;鄭文庭;;三維地形高質(zhì)量實(shí)時(shí)矢量疊加繪制[J];計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào);2011年07期

9 李蘇軍;楊冰;高宇;吳玲達(dá);;基于GPU的大規(guī)模海浪實(shí)時(shí)繪制[J];計(jì)算機(jī)仿真;2008年05期

10 周海東,廖學(xué)軍,汪榮峰;基于海量空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)地形視景仿真算法研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2005年11期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 董鵬;分布式空間信息的高效查詢與分析系統(tǒng)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（遙感應(yīng)用研究所）;2003年

2 于文洋;面向數(shù)字地球的三維景觀構(gòu)造關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（遙感應(yīng)用研究所）;2006年

3 韓元利;基于GPU編程的虛擬自然環(huán)境技術(shù)研究[D];武漢大學(xué);2007年

4 葛子厚;基于GPU動(dòng)態(tài)誤差度量的大規(guī)模地形繪制方法[D];吉林大學(xué);2012年

5 王達(dá);虛擬戰(zhàn)場(chǎng)中一種基于GPU的大規(guī)模動(dòng)態(tài)地形仿真研究[D];華中科技大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 楊衛(wèi)軍;海量三維城市模型的調(diào)度與場(chǎng)景管理[D];武漢大學(xué);2005年

2 吳敏君;GIS空間索引技術(shù)的研究[D];江蘇大學(xué);2006年

3 馬慶華;RS-Globe系統(tǒng)中空間數(shù)據(jù)調(diào)度和壓縮算法研究[D];河南大學(xué);2009年

本文編號(hào)：2491958