本文關(guān)鍵詞：基于WebGL的地理信息三維可視化技術(shù)研究

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【摘要】：大數(shù)據(jù)時代,網(wǎng)絡(luò)三維可視化已經(jīng)成為地理過程動態(tài)模擬、可視分析、協(xié)同決策等方面必不可少的核心技術(shù)。傳統(tǒng)的三維地理數(shù)據(jù)可視化軟件,長期停留在胖客戶端模式。用戶一般需要下載客戶端插件,不僅費時費力、瀏覽器兼容性差,而且存在巨大安全隱患,網(wǎng)絡(luò)集成應(yīng)用也較為困難。隨著互聯(lián)網(wǎng)三維快速發(fā)展,無插件、輕量級三維地理信息系統(tǒng)開發(fā)條件已經(jīng)逐步成熟。在數(shù)據(jù)可視化及數(shù)據(jù)挖掘迅速發(fā)展的今天,為了更直接的展示數(shù)據(jù)的魅力,使更廣泛的用戶更簡單地獲得可視化效果,本論文以“移動互聯(lián)”為契機,以4G高速網(wǎng)絡(luò)帶寬、HTML5富客戶端技術(shù)、瀏覽器三維標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ),以地理數(shù)據(jù)三維交互可視服務(wù)為核心,對WebGL三維可編程渲染流程、GPU高性能著色模型進行研究,在web瀏覽器上運用HTML5和Web GL技術(shù)實現(xiàn)了地理信息三維可視化。本論文在已有研究的基礎(chǔ)上,總結(jié)分析了當(dāng)前地理信息三維可視化技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和主要問題,闡明了研究地理信息三維可視化的目的及意義,研究并闡述了HTML5、JavaScript、WebGL等技術(shù),對WebGL可編程渲染技術(shù)和Web無插件三維可視化技術(shù)做了詳細的研究,并在這個基礎(chǔ)上借助WebGL技術(shù)開發(fā)了三維地球環(huán)境平臺,實現(xiàn)了瀏覽器中無插件的三維可視化平臺。通過對現(xiàn)有流行的虛擬地球環(huán)境的總結(jié)和比較,詳細論述了選擇Cesium引擎的優(yōu)勢和原因,在GIS可視化領(lǐng)域擁有很多優(yōu)越特性的Cesium 3D地圖引擎,支持WebGL硬件加速,非常適合動態(tài)地理數(shù)據(jù)的展示,是一個跨平臺、開源、非常有前途的WebGIS引擎。本論文是基于網(wǎng)絡(luò)端的,通過漸進式傳輸解決網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)钠款i,根據(jù)Cesium引擎的需求和特點,對矢量數(shù)據(jù)進行組織、壓縮、轉(zhuǎn)換、處理和整合,使之成為平臺可讀的地理數(shù)據(jù),最后通過可視化平臺展示出來。論文對平臺的需求和功能進行了說明,運用WebGL技術(shù),將Cesium引擎的服務(wù)發(fā)布出來,同時,在平臺上添加控件,以人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)三維可視化為例,將全國各個省份的人口統(tǒng)計數(shù)據(jù)展示在三維地球環(huán)境中,并且支持?jǐn)?shù)據(jù)查詢和三維漫游等功能,完成了地理信息三維可視化平臺服務(wù)的發(fā)布。
【關(guān)鍵詞】：地理信息 HTML5 WebGL Cesium引擎 三維可視化
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：P208
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 綜述10-18
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 數(shù)據(jù)可視化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 GIS三維可視化的發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.2.3 基于WebGL的GIS三維可視化發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.3 研究目的和意義15-16
• 1.4 本文研究的主要工作16-17
• 1.5 論文組織17-18
• 2 基于WebGL的地理信息三維可視化相關(guān)技術(shù)及理論18-33
• 2.1 HTML5技術(shù)18
• 2.2 JavaScript18-20
• 2.2.1 JavaScript腳本18-19
• 2.2.2 JSON數(shù)據(jù)交換19-20
• 2.3 WebGL技術(shù)20-25
• 2.3.1 WebGL圖形硬件21-23
• 2.3.2 矩陣變換23-25
• 2.4 node后臺服務(wù)25-26
• 2.5 WebGL虛擬地球26-32
• 2.5.1 WebGL Earth27
• 2.5.2 OpenWebGlobe27-28
• 2.5.3 Google Earth28
• 2.5.4 World Wind28-29
• 2.5.5 Cesium平臺29-31
• 2.5.6 基礎(chǔ)平臺選型31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-33
• 3 數(shù)據(jù)組織和網(wǎng)絡(luò)傳輸33-39
• 3.1 三維場景數(shù)據(jù)組織33-34
• 3.2 頂點層次矢量數(shù)據(jù)壓縮存儲34-35
• 3.2.1 矢量數(shù)據(jù)壓縮算法基礎(chǔ)34-35
• 3.2.2 頂點層次矢量數(shù)據(jù)存儲模型35
• 3.3 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下地理數(shù)據(jù)漸進式傳輸35-38
• 3.3.1 基于HTTP協(xié)議的矢量文件下載傳輸模式36-37
• 3.3.2 基于網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)規(guī)范的矢量信息傳輸模式37-38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 4 基于WebGL的地理信息三維可視化關(guān)鍵技術(shù)39-53
• 4.1 整體框架39
• 4.2 基于WebGL的三維場景地圖瓦片漸進式可視化39-45
• 4.2.1 瓦片金字塔數(shù)據(jù)服務(wù)39-42
• 4.2.2 基于WebGL流水線的瓦片著色器42-45
• 4.2.3 漸進式球體格網(wǎng)剖分與GPU渲染45
• 4.3 自定義Shader的矢量數(shù)據(jù)精細可視化45-52
• 4.3.1 基于SLD描述的矢量要素可視化46-49
• 4.3.2 CZML描述下矢量數(shù)據(jù)時間序列動態(tài)著色49-51
• 4.3.3 自定義shader下矢量數(shù)據(jù)多通道渲染51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 5 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)53-73
• 5.1 地理信息三維可視化需求分析53-54
• 5.1.1 總體需求53
• 5.1.2 功能需求53-54
• 5.2 Cesium平臺功能開發(fā)54-59
• 5.2.1 Cesium視圖54-56
• 5.2.2 地圖圖層56
• 5.2.3 地形配置56-57
• 5.2.4 坐標(biāo)變換57-58
• 5.2.5 3D模型58-59
• 5.3 地理信息三維可視化系統(tǒng)設(shè)計59-62
• 5.3.1 總體設(shè)計59-60
• 5.3.2 設(shè)計實施環(huán)境60
• 5.3.3 技術(shù)路線60-61
• 5.3.4 關(guān)鍵技術(shù)61-62
• 5.4 地理信息三維可視化系統(tǒng)開發(fā)實現(xiàn)62-72
• 5.4.1 地圖數(shù)據(jù)服務(wù)部署62-64
• 5.4.2 地理信息數(shù)據(jù)交換與處理64-66
• 5.4.3 地理信息三維可視化實現(xiàn)66-70
• 5.4.4 Web瀏覽器測試70-72
• 5.5 本章小結(jié)72-73
• 6 總結(jié)和展望73-76
• 6.1 總結(jié)73-74
• 6.2 難點和創(chuàng)新點74
• 6.3 不足與展望74-76
• 致謝76-77
• 參考文獻77-80
• 攻讀學(xué)位期間的研究成果80

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