[发明专利]三维城市模型自适应调度方法

说明书

技术领域

本发明属于三维数字城市、三维地理信息系统领域，特别是涉及一种三维城市模型自适应调度方法。

背景技术

三维数字城市是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用遥感、全球定位系统、地理信息系统、遥测、仿真-虚拟等技术，对城市进行多分辨率、多尺度、多时空和多种类的三维描述，即利用信息技术手段把城市的过去、现状和未来的全部内容在网络上进行数字化虚拟实现。

通过对地形地貌、地上地下人工建筑物等基础地理信息的三维表达，反映被表达对象的三维空间位置、几何形态、纹理及属性等信息。三维城市模型主要包括地形模型、建筑模型、道路模型、水系模型、植被模型、地面模型、地下空间设施模型及其他模型等内容。

三维城市模型数据库是用于存放三维模型的数据库，模型数据是指采用三维建模软件制作的三维模型，它可以用该建模软件打开和编辑，并能进行坐标转换、格式转换、分层、分块、切片等操作，并将操作结果保存到三维城市模型数据库中。三维城市模型数据库通常以关系数据库或文件方式存储。

模型LOD技术主要用于加快虚拟现实中图形生成的速度，提供高速度、高质量的图形绘制方法。

1976年，Clark提出了LOD（Levels of Detail，细节层次）模型的概念，认为当物体覆盖屏幕较小区域时，可以使用该物体描述较粗的模型，并给出了一个用于可见面判定算法的几何层次模型，以便对复杂场景进行快速绘制。1982年，Rubin结合光线跟踪算法，提出了复杂场景的层次表示算法及相关的绘制算法，从而使计算机能以较少的时间绘制复杂场景。

90年代初，图形学方向上派生出虚拟现实和科学计算可视化等新研究领域。虚拟现实和交互式可视化等交互式图形应用系统要求图形生成速度达到实时，而计算机所提供的计算能力往往不能满足复杂三维场景的实时绘制要求，因而研究人员提出多种图形生成加速方法，LOD模型则是其中一种主要方法。

LOD技术在不影响画面视觉效果的条件下，通过逐次简化景物的表面细节来减少场景的几何复杂性，从而提高绘制算法的效率。该技术通常对每一原始多面体模型建立几个不同逼近精度的几何模型。与原模型相比，每个模型均保留了一定层次的细节。在绘制时，根据不同的表准选择适当的层次模型来表示物体。LOD技术具有广泛的应用领域。目前在实时图像通信、交互式可视化、虚拟现实、地形表示、飞行模拟、碰撞检测、限时图形绘制等领域都得到了应用。常用的LOD生成方法有剔除法、距离标准、尺寸标准等。

格网型空间索引的基本思想是将研究区域用横竖线条划分大小相等或不等的格网，记录每一个格网所包含的空间实体。当用户进行空间查询时，首先计算出用户查询对象所在格网，然后再在该网格中快速查询所选空间实体，这样一来就大大地加速了空间索引的查询速度。

把一幅图的矩形地理范围均等地划分为m行n列，即规则地划分二维数据空间，得到m×n个小矩形网格区域。每个网格区域为一个索引项，并分配一个动态存储区，全部或部分落入该网格的空间对象的标识以及外接矩形存入该网格。

网格索引是一种多对多的索引,会导致冗余，网格划分得越细，搜索的精度就越高，当然冗余也越大，耗费的磁盘空间和搜索时间也越长。网格法由于必须预先定义好网格大小，因此它不是一种动态的数据结构，适合点数据。

综上所述，在三维数字城市数据库中，存储着海量的三维城市模型，包含着查询、检索、分析等空间操作，而且每一个三维模型存在不同精度的LOD节点。由于普通计算机的硬件有限，现有的调度三维城市模型的速度慢、效率低，因此如何高效调度海量三维城市模型，就成了比较迫切的问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能够高效调度三维城市模型的三维城市模型自适应调度方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种三维城市模型自适应调度方法,按以下步骤进行：

步骤一、获取三维模型包围盒信息列表；

步骤二、根据所述三维模型包围盒信息列表构建细粒度网格索引和粗粒度网格索引；

步骤三、构建三维场景树；

步骤四、遍历三维场景树，计算模型请求重要程度因子，触发调用请求；

步骤五、建立调用请求优先队列，按调用请求优先队列进行I/O调度并更新三维场景树。

较佳的，所述步骤一按以下步骤执行：

A1、获取三维场景的三维模型列表，获取各三维模型的几何体列表，并获取各几何体的顶点列表；