基于WebGL的矢量数据渲染技术研究

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1、密级：中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文2013年5月龟钧l愀愀Y2381139ResearchonVectorDataRenderingTechnologyBasedonWebGLByHuangRuo-siAThesisSubmittedtoTheUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofEngineeringAcademyofOpto-ElectronicsMay,2013独

2、创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何其他人已发表或撰写过的材料，也不包含为获得其它教育机构的别种学位或证书而大量使用过的材料。与我一同工作的人对本研究所做的任何贡献已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：拦一口期：丛!)：三聿关于论文使用授权的说明本人完全了解培养单位有关保留、使用学位论文的规定，即：培养单位有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；培养单位可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。日期：丝马．￡±至基于WebGL的矢量数据渲染

3、技术研究摘要网络技术、分布式计算技术和三维可视化技术的飞速发展，为分布式三维地理信息系统(3DGIS)技术的实现提供了契机。其中，最主要的分布式3DGIS技术主要体现在网络三维可视化方面，即Web3DGIS或者3DWebGIS。矢量数据作为GIS的两种基本数据类型之一，具有数据结构紧凑，冗余度低，表达精度高，图形显示质量好，有利于网络传输和检索分析等优点，在GIS尤其是WebGIS中得到了广泛的应用，多运用于城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力等领域。在3DWebGIS中快速、有效的渲染矢量数据是当前GIS空间数据可视化的一个重要研究方向。WebGL是Khronos协会于2

4、011年2月发布的一种新的Web三维绘图标准，具有跨平台、与浏览器无缝集成、可访问GPU硬件加速等特点，为快速、高效实现Web三维渲染提供了一种新的技术实现途径。本文在分析当前矢量数据渲染算法与三维网络地理信息系统的基础上，深入研究了WebGL的技术原理与实现方法，研究了基于几何的WebGL矢量数据三维渲染技术，提出了在水平方向与垂直方向上进行矢量数据渲染优化的方法，并在此基础上开发了一个基于WebGL的矢量数据三维渲染原型系统，对渲染方法与渲染效果进行了验证。本文的主要成果与创新点如下：(1)针对现有三维网络地理信息系统对矢量渲染支持较弱的特点，研究WebGL环境下基于几何的矢量线数

5、据渲染方法；并针对矢量数据量大的特点，研究基于细节层次技术结合道格拉斯．普克算法的矢量线渲染优化方法，提出了基于深度偏移值动态设置的优化方法。(2)针对基于几何的渲染方法中矢量面渲染的不足，提出了新的矢量面渲染方法，并研究基于细节层次技术结合道格拉斯．普克算法与基于深度偏移值动态设置的面数据渲染优化方法。(3)在以上关键技术研究的基础上，设计了基于WebGL的矢量数据渲染流程，开发了基于WebGL的矢量数据渲染原型系统，验证了基于WebGL的矢量数据渲染可行性与渲染效果，并验证了优化技术对渲染效率的提升效果。关键词：WebGL，细节层次技术，矢量数据渲染，3DWebGISResearc

6、honVectorDataRenderingTechnologyBasedon朊bGLAbstractHuangRno-siDirectedbyLiChuan-rongTherapiddevelopingofnetworktechnology,distributedcomputingtechnologyand3Dvisualizationtechnologyprovidesallopportunityfortheimplementationofdistributedthree—dimensionalGeographicInformationSystemtechnology．Themos

7、timportantdistributed3DGIStechnologyismainlyreflectedintheweb3Dvisualization，asiscalledWeb3DGISor3DWebGIS．AsoneofthetwobasicGISdatatypes，vectordatahavethefeaturesofcompactnessofdatastructure，lowredundancy’highexpressionpreci