海量多源三维城市模型综合简化与融合可视化

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1、学校代码：10327学号:1120150635硕士学位论文海量多源三维城市模型综合简化与融合可视化学院：信息工程学院专业：软件工程研究方向：三维可视化姓名：章超权指导教师：毛波完成日期：2018.3.30答辩日期：2018.5.30MassiveMulti-source3DCityModelGeneralizationandFusionVisualizationADissertationSubmittedtoNanjingUniversityofFinanceandEconomicsFortheAcademicDegreeofMasterofEngine

2、eringBYZhangChaoquanSupervisedby(Associate)ProfessorMaoBoSchoolofInformationEngineeringNanjingUniversityofFinanceandEconomicsApril2018学位论文独创性声明本论文是我个人在导师指导下、在南京财经大学及导师提供的研究环境下进行的研究工作及取得的研究成果。就我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。作

3、者签名：日期：学位论文使用授权声明本人完全了解南京财经大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。作者签名：导师签名：日期：摘要在过去的几十年中，三维城市模型主要用于可视化；然而，伴随着现今智慧城市建设的不断推进，以及城市化进程的大力发展，三维城市模型已被广泛应用于灾害监测，城市规划，建筑设计，市政公共事业管理等诸多领域和可视化之外的大量任务。然而，三维城市模型因其数据量大，种类多样等固有特点，使得基于网

4、络的在线可视化成为制约其应用发展的瓶颈。因此如何有效地存储和管理好海量、多源异构的三维模型，并对其高效的综合简化处理，降低三维城市模型的复杂度，以便为上层不同领域应用提供数据支撑，是目前亟待解决的问题。为此，本文针对三维城市模型当前所面临的海量数据存储管理、分析简化处理与快速可视化等问题，结合云计算的特点，将Hadoop云计算平台应用到空间信息分析服务领域。本文提出了一个从数据存储与管理，数据分析处理与三维模型综合简化，到多源数据融合可视化的多源三维城市模型可视化处理框架，试着在以下几个方面解决上述问题：（1）调研三维城市模型的相关研究工作和相关数据格式

5、，尝试寻找到几种通用且适应性强的三维模型标准格式，并将它们作为本文的基础数据格式，以支持不同应用的数据需求。（2）学习当前流行的开源大数据技术，使用Hadoop搭建一个云计算集群。在OGC（开放地理空间信息联盟）简单要素规范的基础上，结合矢量数据和HBase分布式数据库的特点，将三维城市模型数据直接存入HBase中以方便管理；同时，将经纬度考虑在内，基于Geohash算法设计了全新的rowkey，便于在按空间位置检索三维城市模型时快速定位和返回相对应结果。（3）针对大规模三维城市模型数据处理困难的问题，分析模型数据的语义和几何特点，提出了两种模型综合简化

6、算法，实现了Hadoop环境下对三维城市模型快速并发简化处理，从而在保留视觉效果的情况下减少了模型的复杂度，以及较大地压缩了三维模型的数据量，进而增加了网络传输速度和模型渲染效率。（4）本文使用近几年新出现的3DTiles技术，实现基于Cesium平台的三维城市模型在线可视化，使用户仅使用浏览器就能浏览虚拟三维城市场景。此外，本文还将多种地理信息图层，比如地图，道路网，地下电管网等，与三维城市模型相融合，以丰富三维城市场景的可视化效果。最后，通过实验验证了本文所提框架具有良好的可行性和有效性。实验结果表明三维城市模型存储管理系统能较好的满足快速检索的要求

7、，所提出的模型简化算法能在保留视觉效果的情况下减少模型的复杂度。I关键字：三维城市模型；HBase；综合简化；CityGML；可视化IIAbstractInthelastdecades,3Dcitymodelsappeartohavebeenpredominantlyusedforvisualization;however,withthecontinuousconstructionofthesmartcityandthevigorousdevelopmentoftheurbanization,3Dcitymodelsarebeingincreasingl

8、yemployedinanumberofdomainssuchasdisaste