网络环境下三维模型的多尺度数据组织方法

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1、第36卷第6期测绘科学V0l_36No．6ScienceofSurveyingandMappingNOV．网络环境下三维模型的多尺度数据组织方法陈静①，许嘉②，李墨④，谢秉雄(①武汉大学测绘遥感信息T程国家重点实验室，武汉430079；②中国舰船研究设计中心，武汉430064)【摘要1本文针对网络环境下海量三维模型数据的传输与可视化要求，探讨了三维模型数据多尺度组织方法。设计了基于点索引的三维模型几何数据结构，结合多尺度纹理表达，构建三维模型多尺度数据结构。在此基础上，基于四叉树结构构建分层分块的三维模型数据多尺度存储结构，从而适应三维模型数据的多尺度分块调度与传输，并通过实验验证

2、该方法能根据三维场景中视点的变化，动态、分块地传输多尺度三维模型数据，快速响应传输请求，保证三维场景绘制效率。【关键词】三维模型；点索引数据结构；多尺度；网络传输【中图分类号】TP391【文献标识码】A【文章编号】1009—2307(2011)06-0182-03对此，从这个思路出发，设计了基于点索引的三维模1引言型数据结构。首先定义空间索引点，它具有空间坐标(，近年来随着维虚拟地球软件的出现，使地理信息系y，z)，同时还有惟一的索引号。这个索引号可以在空间统发展到以计算机技术、网络技术、通讯技术、空间技术点集合中检索这个空间点。这样一个空间索引点就可以描和地理信息技术集成的当代地

3、理信息服务。三维模型作为述为Point(X，Y，Z，NumberID)。NumberID表示点在点集构建虚拟地球中重要的数据内容，可以直观地表达出三维中的索引号。基于点索引，同时加上一定的点的连接顺序地理空间中的多样性。但是，三维模型具有海量、数据结构成有方向的面，构成索引面，如图1所示，图中索引面构复杂和多尺度的特征，面对网络环境时，如何组织、存ABCDE由索引点A、B、c、D、E构成，并且规定逆时针储海量维模型数据，使得当空间范围从全球进入局部时，方向的法向量Ⅳ为该索引面的法向量。然后由索引面的连能快速传输、可视化浏览和应用服务，就成了网络三维虚接构成三维体。由此，实现建三维模

4、型的几何重建。拟地球软件中迫切需要解决的问题。在此基础上，在传统的二三维模型数据组织方式，主要在三维GIS数据网络环境下维模型结构和数据模型的基础上进行。典型的研究主要基于矢量的构建中主要使用结构的数据模型对场景中建筑物模型进行描述。在此基点、面作为基本的空础上许多研究者对维城市模型细节层次表示(Levelsof间几何构造元素。通‘Detail，LOD)方法进行了研究。与计算机图形学领域的过定义点、面组成的研究不同的是在地理信息服务领域更关注的是三维模型的顺序、空间方向关多细节层次的抽象表示、建模和一致性管理问题。系，设计基于点索引目前已有研究中，主要侧重于三维建筑物模型为主要的三

5、维模型数据结空间对象的数据组织和可视化等方面，尚未顾及i维模型构，如图2所示。其中几何信息与纹理信息多尺度表达，尤其是适合网络环境中OID是指空间对象_F多尺度传输方面还是一个需要突破的难点。的惟一标识；属性指图1基于点索引的有向面构建空间对象的除了几何特征之外的一切信息，对于点属性还2基于点索引的三维模型数据结构与数据模型包括点的索引顺序号，对于面包括纹理属性、点索引顺序在目前三维模型数据结构研究中，为了实现对三维对象和面索引等，对于体对象是特征属性，如名称，权属等。的编辑和管理功能，一般对于数据组织基本上使用了点、关系表示各类空间对象组成的对应关系，如一对多、多对线、面和体的组

6、织形式--。采用这种数据组织的方式，层一和一一映射等。次关系明确，但是在一定程度上也带来了数据的冗余。相对基于索引点的三维模型数据结构，具有如下一些特征：于已有的三维模型数据结构方法，网络环境下维模型不需①去掉了线的空间对象，简化了空间对象之间的层次关系，要过多考虑j维模型对象的编辑、设计和管理的功能。主要减少了空间几何数据的存储量，如果需要空间线对象表达，突出具备下面两个特征：①对细节层次(LOD)的描述；②由于采用点索引的机制，采用特殊的面对象进行构造；②对三维模型数据的压缩。这主要考虑到在网络环境下的服务通过索引点的一定的连接关系直接建立面的几何对象，在器端不需要进行三维模型

7、可视化，侧重于对三维模型数据的面的属性中增加了对于索引点顺序的存储，在实时的绘制组织，减少数据冗余，有利于数据的压缩和传输。过程中，对于凸多边形面，可以直接绘制，这是因为目前的一些维图形开发包中支持凸多边形的绘制，而对于凹作者简介：陈静(1975一)，男，江西樟多边形面的绘制则可以根据点集，按照一定的算法进行j树人，博士，副教授，主要从事基于网角形剖分进行绘制；③面对象可以建立简单体对象，对于络环境下的地球空间信息服务研究。复杂的体对象，可以在简单体对象基础上构造，对