Sobre la base de la verificación experimental y representación tridimensional dinámica de GIS LOD proceso tecnología

Para las deficiencias de mapa vectorial LOD dinámico existente representación proyección en perspectiva, el papel de las exigencias objetivas representa utilizando el unifica la rejilla trapezoidal y simplifica el proceso de subdivisión y para estudiar una simplificada algoritmo trapezoidal rejilla bajo la proyección de perspectiva. Después de analizar los factores que afectan mapa simplificado, con el tiempo, para el proceso de procesamiento de GPU se propone basado en tres dimensiones GIS método de representación vector trapezoidal mapa dinámico de red LOD. Sobre esta base, la visualización del diseño del motor de renderizado plataforma para lograr la prestación mapa, el diseño y el caso típico de pruebas para verificar la viabilidad y aplicabilidad del método.
1. La plataforma de visualización de estructura de bastidor
diseñado en este documento incluyen mapa módulo de organización plataforma de visualización, el módulo operativo y el módulo de mapa de representación para realizar las tres sub-módulos. Los datos geográficos, bibliotecas de símbolos y datos para determinar el estilo de mapa Estilo de reproducción. Los datos del mapa se organiza en los estilos de capa y datos geográficos módulo de aprovechamiento de grasas mapa vectorial requisitos mapa de diseño, al tiempo que añade un módulo de operación mapa para operaciones de usuario de apoyo. plataforma de visualización de la estructura de marco como se muestra en la figura.

(1) mapa tejido módulo
módulo de mapa organización para el tejido mundial plataforma de visualización, que comprende una clase de capa, una clase de fuente de datos, y del mapa clase clases de renderizado. Geométricos clase fuente de datos de vértice contiene datos y datos del índice de vértice, para construir una rejilla trapezoidal y añadir índice espacial en la clase de fuente de datos, el usuario opera, recuperar el área de datos correspondiente basado en el mapa, al módulo de aprovechamiento de grasas. Capas que comprenden la capa de ID de clase, la proporción de la capa es la gama visible, la capa de color, transparencia de la capa, y otras propiedades relacionadas, cada capa corresponde a una capa de clase del módulo de representación para representar la clase, prevista para las propiedades de la capa se completa programa de sombreado la representación del mapa.
(2) Mapa del módulo de operación de
los mapas de módulo de operación del usuario para la realización de la operación básica del mapa. Módulo de Mapa de operación proporciona una serie de interfaz incluye la adquisición de los datos de los mapas, los atributos de conjunto de mapas, tales como: ángulo de paso, ángulo de rotación, el mapa de nivel, el punto de centro del mapa; mapa puede ser traducido a través del módulo operación tal como el usuario, rotación, zoom, inclinación, etc. operación de MAP.
módulo de ejecución (3) Representación
Rendering módulo de ejecución realiza el mapa de representación, la prestación realizada en el módulo de organización de datos vértice completa la transmisión, los datos de actualización de memoria EBO, símbolos de las operaciones de renderizado. Realización de módulo de renderizado utiliza OpenGL 3.0 interfaz permite, relleno trapezoidal plano de la línea de rejilla sólido. En primer lugar, la matriz afín para alcanzar las coordenadas geográficas a coordenadas de pantalla transformación afín, el diseño de la clase apropiada para la representación de diseño de clase capa capa programa de sombreado correspondiente para los estilos de capa mapeo completo.
2. Experimento 1: Ejemplos de efectos del método propuesto para dibujar
2.1 datos experimentales
seleccionar líneas y polígonos OpenStreetMap es decir, conjuntos de cuatro datos (uso de la tierra, edificios, ríos y elementos naturales China) como el conjunto de datos de prueba, el conjunto de datos que comprende un total de 42 334 y 3040 polígonos líneas, incluyendo polígonos simples, polígonos con agujeros poligonales, con islas, individuales y de varias líneas. Los cuatro conjuntos de datos están organizados en cuatro capas y se llenan con un color sólido simbolizado.
2.2 Diseño experimental y análisis
Con el fin de verificar la efectividad del método utilizado en este experimento el mapa de llenado simbolizan sólido lograr zoom, función pan, la rotación, la función de inclinación, la función de mapa de vuelo para el usuario para operar. Este experimento obtenido mediante la simulación de un efecto de operación del usuario de amplificación agrandar gradualmente el mapa, la figura siguiente (a), (b), (c) se agranda gradualmente planar elementos geométricos resultados se pueden observar en un mapa planar con un mapa elementos geométricos ampliada que muestra gradualmente más detalle; la figura bajo (d), (e), (f) unos elementos geométricos lineales agrandar gradualmente el resultado se puede observar lineal elementos geométricos en el mapa como el mapa se agranda gradualmente mostrar más y más detalles. Verificado que el método propuesto se puede lograr un mejor efecto LOD.

Para verificar la validez del método propuesto se simplifica, sin un caso de prueba visibilidad función de mapa, mediante la simplificación del control de la magnificación M de la tolerancia, y observar el efecto de hacer el mapeo de la cantidad de nodos N en el estado global. Para valores de M 0,1,10 prueba por separado. La figura siguiente (a), (b), (c) , el número de nodos de renderizado tres casos siguientes son capas 2,066,480, 981,240, 335,032: a continuación (d), (e), (f) , la dibujo tres casos, el número de capas de nodos fuera de línea eran 394244,104860, 12.160. Validado, este método puede simplificar la línea, sobre la base de elementos geométricos para garantizar que el patrón de la superficie dibujada en el efecto de reducir el número de nodos en el dibujo.


Al mismo tiempo, diseñamos dos tipos de estilos de renderizado 3D de sólidos y superficies, estilos de representación de superficie 3D para apoyar la prestación del edificio. Que hacen que los resultados que se muestran a continuación.

3. Experimento 2: comparativos de eficiencia experimento representación
métodos descritos en el presente documento se implementan utilizando OpenGL3.0 para todas las pruebas se realizaron bajo sistema de Windows 10, equipado con un 3,4 GHz Intel Core 4 Quad CPU, 8 GB RAM , y Nvidia GeForce GTX versión 960 controlador 10.6 en el PC para realizar madera de manzano resolución de 1920 * 1080.
3.1 Los datos experimentales
seleccionados de cuatro líneas OpenStreetMap y conjuntos de datos de polígono (uso de la tierra, los edificios, los elementos naturales y río chino) como el conjunto de datos de prueba, conjunto de datos contiene un total de 42,334 polígonos y 3040 líneas, incluyendo polígono simple, perforado polígonos, polígonos individuales y multi-línea con la isla. Los cuatro conjuntos de datos están organizados en cuatro capas y se llenan con un color sólido simbolizado.
3.2 Diseño experimental y análisis
Con el fin de verificar la eficiencia de este método, y los métodos descritos en este documento sin LOD dinámico convencional y método eficiente de la comparación de un vector azulejo Mapbox (rebanada real) comparando método de representación, Mapbox vector baldosa (rebanada real) método GeoJSON formato de datos para la carga, el uso de bibliotecas GeoJSON-VT de código abierto en tiempo real rebanada, rebanada contiene un proceso, en lo sucesivo denominado Mapbox
Vector de dibujo de azulejos de método. Papel mediante la simulación de un usuario a la sartén, hacer zoom, inclinación y cuatro tipos de escenarios de operación de vuelo mapas, se utilizaron los mismos datos para el método propuesto y el método de dibujo vectorial Mapbox múltiples baldosas probado se promedian con los resultados experimentales.
(1) la conversión de la prueba
para los mismos datos, utilizando los métodos descritos en este documento y los métodos para la representación Mapbox traducción vector cubeta de ensayo baldosas se divide en cubeta de ensayo operación de prueba a pequeña escala, ampliar la operación con una escala y a gran escala de prueba tres etapas de prueba Pan Pan, durante , su eficiencia general comparativo tal como se muestra en la figura.

Análisis, la pequeña escala (de datos se reduce a casi invisible) son dos métodos de datos se simplifica enormemente, dibujo muy pocos datos, método de dibujo directo Mapbox vector usando azulejos en caché azulejos finalizar el dibujo, utilizando métodos de almacenamiento en caché descritos en este documento dibujar, dibujo, tanto la eficiencia se aproxima. En la escala (datos globales mostrados) para arrastrar el mapa, el método de dibujo Mapbox azulejo vector se ha completado este segmento de tiempo, pero los métodos descritos aquí se pueden arrastrar un datos de actualización parcial. Gran escala (datos locales muestran), el vector inicial dibujo método Mapbox azulejo rebanada no completa de los datos de los alrededores, rebanada en tiempo real puede ocurrir en el proceso de traducción del mapa, y mayor es la eficiencia del método propuesto simplifica la comparación a Mapbox azulejo vector representación eficiencia representación superior rebanada inicial después de método de dibujo rebanada Mapbox vector para completar la baldosa dibujado por debajo de su eficiencia, como se muestra en la figura.

En contraste con la eficiencia global prestación de método de dibujo vector método azulejo Mapbox descrito en este documento anteriormente. Rendering basado en el esquema de arriba visto, completa con las rebanadas de baldosas Mapbox vector, el método descrito en el presente documento a continuación representación eficiencia gradualmente representación eficiencia método Mapbox. Pero la traducción en promedio el tiempo total de la prueba de este método es 2.65ms, bajo una gran proporción de las medias de la prueba 3.44ms local, el método propuesto simplifica en tiempo real y la eficiencia de la prestación y logra Mapbox vector de baldosas método de acercarse alta velocidad de cuadro de asignación, a demanda de los usuarios se reúnen para la visualización en tiempo real.
(2) la ampliación de la prueba
para los mismos datos, utilizando los métodos descritos en el presente documento y métodos Mapbox de dibujo vectorial dos tejas sucesivas operaciones del zoom, la comparación global eficiencia como se muestra en la Figura 1.

Figura I

Figura II
La figura sobre la base de análisis muestra que, cuando la primera escala Mapbox azulejo vector método mapa prestación del salto nivel en curso (una escala modificar) conduce a un gran número de características en la operación de corte durante el zoom, los picos de color rojo visto en la Figura 2, y los presentados en este métodos simplificados descritos en este documento cuando el salto de nivel de mapa (a escala modificar), lo que simplifica azulejo vector Mapbox eficiente que método de representación de rebanada eficiencia, dos picos en la púrpura como se muestra en la figura. Ambos métodos se emplean dibujan entre niveles de caché, excepto que los azulejos Mapbox vector método de dibujo usando los métodos estáticos descritos en este documento vector pirámides estructura tampón dinámico para almacenar datos. Amplificar el proceso inicial, cuando la rebanada Mapbox método de dibujo azulejo vector es mucho mayor que la larga duración progresiva de este método, sin embargo, el proceso de reducción, el método de elaboración de una baldosa Mapbox rebanada vector se ha completado, y el enfoque gradual requiere tiempo real simplificada. Figura II de acuerdo con el número de dos proceso de amplificación produce una serie de picos encuentra en el proceso de amplificación métodos simplificados descritos en este documento, en comparación con el método de baldosas prestación de generación de vector Mapbox más niveles de detalle.

La figura basado en el análisis, después de la finalización de corte en lonchas Mapbox método azulejo vector, el resultado se almacena a las secciones de baldosas vector pirámide, datos de segmentos para el uso directo de alta eficiencia representa gráficamente en la elaboración del dibujo. Sin embargo, el método propuesto en tiempo real para simplificar el tiempo relativamente largo. tiempo Mean método de escalado describe en este documento es de aproximadamente 4.O5ms, Mapbox método de dibujo azulejo vector escalado tiempo medio de aproximadamente 2.38ms, pero con que se complete una Mapbox proceso de dibujo vectorial secciones de baldosas, la eficiencia de dibujo el dibujo vectorial azulejo método Mapbox se aumentará gradualmente hasta que se estabilice. Como se muestra en la figura anterior, el vector medio Mapbox completado rodajas azulejo consumiendo método dibujo a escala es de aproximadamente 1,21 ms, la media de este método es de aproximadamente 3.71ms.
Sin embargo, el método propuesto con una pequeña eficiencia representación huella de memoria se puede obtener con métodos similares azulejo Mapbox vector, y un método de adaptación Scaleless simplificada, los niveles entre la más suave, mayor eficiencia de representación, para satisfacer al usuario visión en tiempo real de la demanda.
(3) de paso de prueba
para los mismos datos, utilizando los métodos descritos en este documento y Mapbox azulejo vector método de representación marco de cualquier prueba de lanzamiento. que varía continuamente la inclinación de los datos de prueba en el presente documento muestran el estado de global, la eficiencia como se muestra en la figura.

Análisis, la gran situación ángulo de paso, Mapbox azulejo vector DP método algoritmo de renderizado utilizando una construcción de pirámide vector simplificado, que depende de la cantidad de datos de los mapas de nivel seccionador y el rango visible, el punto de vista no se ve afectada por la distancia. Esto resulta en una rebanada de una manera en un ángulo grande, el número de cortes Mapbox dibujo vectorial oleada azulejo método, es extremadamente mucho tiempo en rodajas, tales como picos rojos que ocurre por encima de la figura (este número representa el segmento de tiempo de nodo), de modo que el vector azulejo dibujo método Mapbox eficiencia de la prestación se baja, que es el tiempo de operación promedio fue de 77.33ms de tono. Simplificado y más eficiente que la presente memoria los métodos Mapbox azulejo del vector método de dibujo de acuerdo rebanada eficiente y vista simplificada, los datos de distancia que se método simplificado al máximo la prestación de alta eficiencia Mapbox vector con respecto a la teja, que la operación tono promedio tiempo 21.05 ms. Verificable, con respecto al método propuesto y la eficiencia representación Mapbox azulejo del vector métodos de dibujo mejoran en gran medida la operación de inclinación.
(4) prueba de vuelo
operación de MAP vuelo se refiere a saltar de una posición a otra posición entre un proceso logrado por las dos posiciones de puntos entre suavizado interpolación. La correspondencia es un operaciones de vuelo son la traslación, rotación, escalado, la operación combinada de múltiples operaciones como terreno de juego. Para los mismos datos, utilizando el método propuesto y Mapbox azulejo del vector método de dibujo cualquier vuelo de prueba del marco, volar un mapa a gran escala en la parte final de una gran caída. Una eficiencia como se muestra, el uso de CPU, como se muestra en la Figura 2, la tabla de ocupación de memoria a continuación.

Figura I

Figura II

análisis muestra, azulejos de dibujo vectorial método Mapbox mucho tiempo en un gran perfiles angulares, un fuerte aumento de uso de la CPU, pero después de la finalización seccionada vector pirámide azulejo usando los resultados almacenados en caché Loncha, trazada directamente usando los datos de la caché, la eficacia del renderizado en su conjunto es excelente, pero la memoria y de la CPU es relativamente grande. El método propuesto basado en el punto de vista simplificado, los datos de vuelo conducido a la vista cambiando constantemente mapa operaciones Streamline, dibujo mucho tiempo. Pero con menos memoria y de la CPU, la eficiencia se puede lograr para dibujar sobre 50 cuadros por segundo, para cumplir con la visión en tiempo real de la demanda del usuario.
En resumen los resultados del experimento, el método propuesto en una operación de traducción, operación de escalado, un menor consumo de memoria y CPU adquiere Mapbox vector de baldosas dibujo método se puede lograr que Mapbox eficiencia similar método de elaboración de la operación del azulejo del vector del campo de dibujo la eficiencia en las operaciones de vuelo puede alcanzar la eficacia del renderizado de alrededor de 50 cuadros por segundo. Además, debido a la presencia en la operación vertical mediante el dibujo caché, ya que la mayor inclinación durante el vuelo, lo que resulta en tiempo real los cambios de punto de vista en tiempo real simplificado para que el caché no puede ser usado para dibujar de tal manera que la eficiencia global de la operación es menor que el paso de la operación de vuelo, el tiempo promedio que se representa en la siguiente tabla espectáculos.

4. Conclusión En
este documento, el mapa de módulo de organización de los datos, el módulo de operación de MAP dibujo y el módulo introduce operativos tres estructuras de trama descritos en la presente representación diseño del motor. En segundo lugar, por la prestación de experimentos comparativos, para verificar que el método propuesto puede garantizar de forma eficaz que el dibujo en los datos vectoriales simplificados sobre la base del resultado verificado la eficacia del método. Por prestar experimentos comparativos de eficiencia, para verificar la eficacia del método propuesto, en comparación con el método de dibujo puede azulejos Mapbox vectores con pequeños alcances memoria y el uso de la CPU justo debajo de Mapbox la eficiencia de procesamiento. Al mismo tiempo, el método propuesto es un método de adaptación de la escala continua, en comparación con los problemas del método Mapbox salto vector para la colocación de azulejos para empatar con mejor fluidez, podemos asegurar una velocidad de fotogramas de alta prestación.
Original a partir de:http://www.ztmapinfo.com/blog/index.php/article/40.html