実験的検証とGIS技術プロセスの動的な3次元レンダリングに基づいて、LOD

透視投影、台形グリッドを統一を使用してレンダリングし、細分化のプロセスを簡素化し、透視投影下の簡略化されたアルゴリズム台形グリッドを研究する目的要求から紙をレンダリング既存のベクターマップ動的LODの欠点のために。簡略マップに影響を与える要因を分析した後、最終的に、GPUのレンダリングプロセスは、に基づいて提案された三次元GISのベクトルマップグリッド法をレンダリング台形動的LOD。これに基づき、デザインビジュアライゼーションプラットフォームのレンダリングエンジンは、マップのレンダリング、設計及び方法の実現可能性と適用性を検証するための一般的なテストケースを実現しています。
1.フレーム構造の可視化プラットフォーム
本稿で設計は三つのサブモジュールを実行するモジュールおよび地図レンダリングモジュールを動作させる、マップ可視化プラットフォーム組織モジュールを含みます。スタイルマップのレンダリングスタイルを決定するために、地理データ、シンボルライブラリやデータ。supportユーザ操作にマップの操作モジュールを追加しながら地図データは、ベクトル地図マップの設計要件をレンダリングするためのモジュールをレンダリングレイヤースタイルと地理データで構成されています。図に示すように、フレーム構造の可視化プラットフォーム。

（1）マップモジュール組織
層クラス、データ・ソース・クラス、およびクラスマップレンダリングクラスを含む可視化プラットフォームグローバル組織のマップ組織モジュール。レンダリングのためのレンダリングモジュールに、幾何学的な頂点データソースクラスは、台形のグリッドを構築し、データソースクラスで空間インデックスを追加するために、データおよび頂点インデックスのデータが含まれているユーザーが操作し、マップに基づいて、対応するデータ領域を取得します。層のクラスIDを含む層は、層の割合は、層特性シェーダプログラムが完了するために設けられ、各層がクラスをレンダリングするために、クラス層レンダリングモジュールに対応する、可視域、着色層、層の透明性、及びその他の関連する特性でありますマップのレンダリング。
（2）地図操作モジュールは、
マップの基本的な動作を実現するためのユーザ操作部をマッピングします。;地図は、ユーザ等の操作部を介して変換することができる、回転、ズーム、傾斜、等地図操作ピッチ角、回転角、レベルのマップ、マップの中心点：マップ操作モジュールは、インターフェースの数は、地図データを取得すると、マップ・セットのような属性を提供します。
（3）レンダリング実行モジュール
実行モジュールの実行を地図描画をレンダリング、レンダリングが頂点データ編成モジュールで行わは、送信、メモリの更新EBOデータ、レンダリング操作の地図記号を完了する。レンダリングモジュールを実行すると、3.0インターフェースは、塗りつぶし台形グリッド線平面を可能にOpenGLの使用しています。まず、アフィン行列の完全なマッピングレイヤースタイルのレイヤー層クラス設計対応するシェーダプログラムをレンダリングするための適切なクラスを設計し、スクリーン座標アフィン変換に地理的座標を達成します。
2.実験1：描画する提案手法の効果の例
2.1実験データは、
試験データセットとして、すなわち4個のデータセット（土地利用、建物、河川及び中国自然の要素）OpenStreetMapの線とポリゴンを選択し、42枚の334および3040ポリゴンの総数を含むデータセット単純な多角形、孔を有する多角形、アイランドを有する多角形、シングルおよびマルチラインを含むライン。4つのデータセットは、4つの層に編成し、象徴無地が充填されています。
2.2実験計画及び分析
において固体充填マップがズーム、パン機能、回転、チルト機能、動作するユーザーのフライトマップの機能を実現象徴この実験で使用した方法の有効性を確認するため。ユーザ操作増幅効果をシミュレートすることによって得られたこの実験は徐々にマップ、次の図（）、（B）を拡大する、 （c）は徐々に平面幾何学的要素の結果は地図の幾何学的要素と平面地図上に観察することができる拡大され徐々に詳細を示す拡大図で下（D）、（E）、 （F） マップが徐々に拡大されるような線形幾何学的要素徐々に結果を拡大するには、マップ上の幾何学的要素リニア観察することができますより多くの詳細を示します。提案手法は、より良いLOD効果を達成できることを確認しました。

提案手法の有効性を確認するために、地図特徴の可視性テストケースなしで、公差の倍率Mの制御を簡略化し、簡素化され、ノードのNグローバル状態の数をマッピングレンダリングの効果を観察します。Mの値については0,1,10は、個別に試験します。図（）は、（b）は、以下の （c）は、3例次のレンダリングノードの数は335032、層2066480、981240である：（D）以下、（E）、 （F）を、 3例オフラインの層が394244,104860、12160だったノードの数を描きます。検証済み、この方法は、表面パターンは、図中のノードの数を減少させる効果に描かれていることを確認するために、幾何学的要素に基づいて、ラインを簡略化することができます。


同時に、私たちは建物のレンダリングをサポートするために、固体表面3Dレンダリングスタイルの2種類、3次元表面レンダリングスタイルをデザイン。これは、以下に示すような結果をレンダリングします。

3.実験2：比較実験レンダリング効率の
方法は、本明細書に記載の全てのテストにOpenGL3.0を使用して実装されている3.4GHz以上のIntel Core 4クワッドCPU、8ギガバイトを備え、Windowsの10システムで実行された RAM とのNVIDIA GeForce GTX 960ドライババージョンPC上の10.6リンゴの木1920×1080の解像度を実行します。
3.1実験データは、
穿孔、単純なポリゴンを含む、データセットは42334のポリゴンと3040行の合計を含み、試験データセットとして（土地利用、建物、自然の要素と中国語川）は、4つのOpenStreetMapのラインとポリゴンデータセットを選択しましたポリゴン、ポリゴン、単一島のマルチライン。4つのデータセットは、4つの層に編成し、象徴無地が充填されています。
3.2実験計画及び分析
では、この方法の効率を確認するため、および方法は、LOD従来のダイナミックレンダリング方法、Mapboxタイルベクトル（実スライス）メソッドにGeoJSONを比較タイルMapboxベクトル（実スライス）を比較する効率的な方法なしに、本明細書に記載さ負荷へのデータ形式は、使用にGeoJSON-VTライブラリオープンソースのリアルタイムのスライスは、スライスは以下Mapboxと呼ばれるプロセスを含み、
ベクターは、メソッドのタイルを描きます。、パン、ズーム、チルト、およびマップ飛行動作シナリオの4種類のユーザをシミュレートすることにより、紙は、同じデータが、実験結果に平均化される試験提案された方法及び描画方法Mapboxベクトル複数のタイルのために使用しました。
（1）試験翻訳
方法を用いて、同一のデータに対しては、本明細書に記載及びMapbox並進ベクトルタイル試験パンを中小規模試験動作試験パン、ズームスケールでの動作と大規模なパン皿試験3回の試験段階に分けられるレンダリングするための方法図に示すように、その比較の全体的な効率。

分析、小規模（データはほぼ不可視に還元される）データの2つの方法であるが大幅に簡略化され、非常に少ないデータを描画する、キャッシュされたタイルのタイルを用いた直接描画法Mapboxベクターは、描画終了、キャッシュ方法を使用して本明細書に記載近づいて両方の効率を描く、描きます。縮尺で地図をドラッグする（グローバルデータが示されている）、描画方法Mapboxベクトルタイルは、このタイムスライスが完了しているが、本明細書の方法は、部分更新データをドラッグすることができる説明しました。大規模（ローカルデータが示す）、初期ベクトルは、周囲のデータの方法Mapboxタイル完了していないスライスを描く、実時間スライスがマップを変換するプロセスで発生する可能性があり、より高い提案手法の効率はMapboxベクトルタイルとの比較を簡素化図に示すように、スライスMapboxベクターは、その効率の下に描かれたタイルを完了するための方法を描いた後にレンダリング効率がより高い初期スライスをレンダリングします。

ベクター描画方法Mapboxタイル方法の全体的なレンダリング効率とは対照的に、本明細書に上記。Mapboxベクトルタイルスライスと完全に見上記の模式、に基づいてレンダリング、方法は、本明細書に徐々に効率をレンダリング効率Mapbox方法をレンダリング説明しました。しかし、この方法の全体の平均テスト時間の変換は、ローカルテストの平均3.44msの大部分の下に、2.65msで、提案された方法は、リアルタイムとレンダリングの効率化を簡素化し、高マッピングフレームレートに近い方法を描くMapboxタイルのベクトルを達成し、リアルタイム視聴のためにユーザーの需要を満たすために。
試験スケーリング（2）
図1に示すような方法二つの連続するタイルを描画Mapboxベクターを本明細書に記載の方法を使用して同じデータのためには、全体的な効率の比較を操作ズーム。

図I

図II
分析ショーに基づいて図、その場合ズーミング時スライシング操作の機能の多数への継続的なレベルのジャンプの最初のスケーリングMapboxタイルベクトル地図描画方法（変更スケール）リード、図2に見られるように、そして本明細書に提示赤色ピーク図に示すように簡略化された方法は、本明細書中に紫色の効率スライス方法をレンダリングするより効率的なベクタータイルMapboxを簡略化するときマップレベルジャンプ（変更スケール）、2つのピークを記載しました。両方の方法を除いて、キャッシュ・レベルの間に引かれた使用されているタイルMapboxベクターは静的メソッドは、データを格納するためのベクターピラミッド動的バッファ構造本明細書に記載の使用方法を描くこと。しかし、還元プロセス、タイルMapboxベクトルスライスを描画する方法は完了しており、緩やかなアプローチが実時間を必要とし、スライスMapboxタイルベクトル描画方法がはるかに高い。この方法の進歩的な長い期間より初期のプロセスを、増幅簡素化。図IIは、2つの増幅プロセスの数に応じたピークの数を生成する増幅プロセス簡略化の方法に見られる細部のベクトルMapbox複数のレベルを生成するタイルのレンダリング方法と比較して、本明細書に記載。

図は、分析に基づいて、スライスMapboxベクトルタイル法の完了後、結果は、図を描画するときに、高い効率をプロット直接使用するために、スライスデータをピラミッドベクトルタイルセクションに格納されています。しかし、リアルタイムで提案した方法は、比較的長い時間のかかるを簡素化します。スケーリング方法は、本明細書に記載される平均時間が4.O5ms程度で、Mapboxタイルベクトル描画方法は2.38ms程度の平均時間をスケーリングするが、タイルセクションMapboxベクトル描画処理が終了すると、方法タイルMapbox描画ベクターの描画効率それが安定するまでは徐々に増加します。上の図に示すように、平均ベクトルMapboxはスケールの描画方法は、1.21ミリ秒程度であるのかかるタイルをスライス完了し、この方法の平均値は3.71ms程度です。
しかし、小さなメモリフットプリントレンダリング効率の提案された方法は、ユーザを満たすために、メソッド同様のタイルMapboxベクター、及び簡略化Scaleless適応方法、滑らか間のレベル、より高いレンダリング効率で得ることができます需要をリアルタイムで表示。
（3）試験ピッチ
の方法を使用して同じデータのためには、本明細書に記載の任意のピッチング試験のMapboxベクトルタイルフレームのレンダリング方法。図に示すように連続的に試験データの傾きを変化させる本明細書グローバル、効率の状態を示しています。

分析、大ピッチ角状況は、スライスレベルの地図データの数と可視域に依存簡略ピラミッドベクター構築物を用いてMapboxベクトルタイルDPアルゴリズム描画方法は、視点距離によって影響されません。大きな角度、方法タイルサージ描画スライスMapboxベクトルの数は、非常に長い時間このような赤色ピークが図の上方に発生するように、スライスされた方法でスライスにおけるこの結果は、タイルベクトルがメソッドMapboxを描くように、（この数は、ノードのタイムスライスを表します。）レンダリング効率が平均動作時間がピッチ77.33msであったとする、低下させます。簡略化の方法よりも効率的な、本明細書の方法に従ってスライス効率的かつ簡易ビューを描画Mapboxタイルベクター、最大限に簡略化された距離データタイルに対して高い効率Mapboxベクトル、時間平均ピッチ操作21.05レンダリング方法MS。検証は、提案された方法に対する大幅な方法を描くレンダリング効率Mapboxタイルベクトルとチルト動作を向上させます。
（4）飛行試験
地図飛行動作補間平滑化の間に2つの点位置によって達成プロセスの間に別の位置にある位置から飛躍を意味します。マップは、飛行操作が平行移動、回転、スケーリング、例えばピッチなどの複数の操作の複合操作を含むあります。同じデータのために、提案された方法を用いてMapboxタイルベクトルは大きなディップの終了時に大規模なマップを飛んで、この方法を任意のフレームの試験飛行を描きます。図示し、CPU使用率などの効率を図2に示すように、以下メモリ占有テーブル。

図I

図IIの

分析が示すように、大きな角度のセクションで方法Mapbox長い時間を描くベクトルタイル、CPU使用率が急激に増加するが、キャッシュされた結果のスライスを使用して完了区分タイルピラミッドベクトル後、直接キャッシュデータを用いてプロットし、全体としての効率をレンダリングすることは素晴らしいですが、メモリとCPU使用率が比較的大きいです。簡素化の観点に基づいて提案された方法は、変化するビューにつながった飛行データは、長い時間を描き、常に流線操作をマップします。しかし、少ないメモリとCPU使用率で、効率が需要のユーザがリアルタイムで表示を満たすために、毎秒50のフレームについて描くように実現することができます。
要約する操作をスケーリング実験結果、変換操作で提案された方法は、より小さなメモリフットプリントとCPUは、ピッチのベクトルタイル動作を描画する方法を描くMapboxより達成することができる方法で同様の効率を描画Mapboxタイルベクトルを取得します。運航の効率化は、毎秒約50フレームのレンダリングの効率を達成することができます。さらに、キャッシュ動作の全体的な効率は、より少ない飛行操作のピッチよりも、次の表にプロットされる平均時間となるように描画するために使用することができないように簡略化されたリアルタイム視点におけるリアルタイム変化をもたらす、飛行中のより大きな傾斜ので、キャッシュの図面を用いてチルト動作における存在に起因ショー。

4.結論
この論文では、データ編成モジュールマップ、マップ描画動作モジュールおよび操作モジュールの紹介3つのフレーム構造は、本明細書中にエンジン設計をレンダリングします。第二は、比較実験をレンダリングすることによって、提案された方法が効果的に結果に基づいて、簡略化されたベクトルデータの描画は、方法の有効性を検証することを確実にすることができることを確認します。効率比較実験をレンダリングすることによって、描画法と比べて、提案手法の有効性を確認することができちょうどMapbox以下小さなメモリとCPU使用率に達するレンダリング効率のMapboxベクトルタイル。同時に、提案した方法は、より良い流暢でレベルを描画するためにタイルを固定するMapbox方法ベクトルジャンプの問題に比べ、無段階のスケールの適応方法で、我々は高いレンダリングフレームレートを確保することができます。
オリジナルから：http://www.ztmapinfo.com/blog/index.php/article/40.html