一种基于地理信息的三维应用系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及地理信息技术领域，特别涉及一种基于地理信息数据的管理，空间数据组织、检索与分析，三维实体对象的组织与管理，海量数据的高效调度和模型、纹理共享，将地理信息数据进行三维仿真形式应用的一种基于地理信息的三维应用系统。
【背景技术】
[0002]地理信息系统(GeographicInformat1n System或 Geo — Informat1n system,GIS)有时又称为“地学信息系统”或“资源与环境信息系统”。它是一种特定的十分重要的空间信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。而这种技术可以应用在房地产领域中的建筑漫游，如房地产漫游，小区浏览，楼盘漫游，三维虚拟样板房等房地产虚拟现实三维展示；在规划领域中可以应用在市政规划，城市规划，城市形象展示，数字化城市，城市数字化工程，园区规划，场馆建设等；在园林领域可以用于园林场景的景区宣传，旅游景点开发，地形地貌表现，国家公园，森林公园，自然文化遗产保护，历史文化遗产记录，园区景观规划，场馆绿化，小区绿化，楼盘景观展示等；在工业设计领域可以为工业产品，电子产品进行展示；在游戏动画中可以实现动画展示、游戏动画电影动画等；在虚拟现实演播室，虚拟现实舞台，虚拟商业空间，虚拟现实环境表现等诸多项目的应用中起到展示与宣传，辅助销售，辅助办公等作用。
[0003]三维数据处理是将采集以及经运算分析后的结果以三维的形式对数据的表现、展示方式。三维数据相对二维数据更能表现出客观实际。
[0004]三维GIS与二维GIS —样，需要具备最基本的空间数据处理功能，如数据获取、数据组织、数据操纵、数据分析和数据表现等。相比于二维GIS，三维GIS具有以下优势:
1、空间信息的展示更为直观。从人们懂得通过空间信息来认识和改造世界开始，空间信息主要是以图形化的形式存在的。然而，用二维的图形界面展示空间信息是非常抽象的，只有专业的人士才懂得使用。相比二维GIS，三维GIS为空间信息的展示提供了更丰富、逼真的平台，使人们将抽象难懂的空间信息可视化和直观化，人们结合自己相关的经验就可以理解，从而做出准确而快速的判断。毫无疑问，三维GIS在可视化方面有着得天独厚的优势。虽然三维GIS的动态交互可视化功能对计算机图形技术和计算机硬件也提出了特殊的要求，但是一些先进的图形卡、工作站以及带触摸功能的投影设备的陆续问世，不仅完全可以满足三维GIS对可视化的要求，还可以带来意想不到的展示和体验效果。
[0005]2、多维度空间分析功能更加强大。空间信息的分析过程，往往是复杂、动态和抽象的，在数量繁多、关系复杂的空间信息面前，二维GIS的空间分析功能常具有一定的局限性，如淹没分析、地质分析、日照分析、空间扩散分析、通视性分析等高级空间分析功能，二维GIS是无法实现的。由于三维数据本身可以降维到二维，因此三维GIS自然也能包容二维GIS的空间分析功能。三维GIS强大的多维度空间分析功能，不仅是GIS空间分析功能的一次跨越，在更大程度上也充分体现了 GIS的特点和优越性。
[0006]3、目前三维GIS的制作工艺为模型构建出所要呈现的三维场景后，再根据场景的设置进行渲染。现在所采取的建模方式大致分为多边形建模、样条曲线建模和细分建模三种形式，虽然建模形式不同，但是都有在模型构建中需要建模人员采用建模工具软件进行人机互动的形式，浪费了大量的时间和精力，而且在模型处理上会出现放大后不够光滑，建模不够精确等问题。同时在建模后对模型场景的设置，赋予物体的材质和贴图、灯光等渲染后才能形成一幅完整的三维图。但是在渲染的过程中还会出现地理信息数据的处理、空间数据检索与分析、海量数据调度、模型纹理共享等技术问题需要解决和处理。
[0007]目前，还没有一个完善的系统可以同时解决基于地理信息数据的二、三维数据一体化管理，空间数据检索与分析，三维场景的组织与管理，海量数据的调度和模型纹理共享等技术问题。
【发明内容】
[0008]为了解决现有技术中存在的技术难题，高效流畅地展示三维地理信息数据并在诸多领域中进行具有实际意义的三维空间分析与应用。
[0009]本发明实施例提供一种基于地理信息的三维应用系统，该系统是由数据引擎模块、资源请求调配模块和渲染引擎模块构成；其中:数据引擎模块用于管理含有地理信息的空间数据，支持多用户同时并发地访问和操作数据库数据，提供了空间数据组织、检索和分析；资源请求调配模块为不同的线程分配请求资源，并向数据引擎模块查询获取数据，数据引擎模块将查询到的索引数据、实体对象数据返回给资源请求调配模块，资源请求调配模块将数据传输至渲染引擎模块，渲染引擎模块对三维场景所需的数据进行组织、调度和管理，并快速将地理信息数据以三维仿真的形式进行展示。
[0010]一种基于地理信息的三维应用系统，该系统还包括关系型数据库、基础功能库和图形接口模块；其中，关系型数据库为数据引擎模块提供异构的存储介质，存储数据引擎模块处理的数据；基础功能库为数据引擎模块、资源请求调配模块、渲染引擎模块提供基础处理；渲染引擎模块将不同类别的数据传输至图形接口模块中，图形接口模块对数据进行相应处理后，可显示出图形信息。
[0011]—种基于地理信息的三维应用系统,其中:
所述数据引擎模块用于组织、管理含有地理信息的空间数据，支持多用户同时并发地访问、操作数据；提供了空间数据检索、分析，实现数据操作和使用；
所述资源请求调配模块用于接收渲染引擎模块的数据请求，并从数据引擎查询、获取数据，解决多线程调度资源的冲突；
所述渲染引擎模块用于对三维地理信息场景数据进行组织和管理，并快速将地理信息数据以三维仿真的形式进行展示、应用；
所述关系型数据库用于为数据引擎模块提供异构的存储介质，存储数据引擎模块处理的数据；
所述基础功能库为数据引擎模块、资源请求调配模块、渲染引擎模块提供基础处理；所述渲染引擎模块将不同类别的数据传输至图形接口模块中，所述图形接口模块对数据进行相应处理后，可显示出图形信息。
[0012]一种基于地理信息的三维应用系统，所述数据引擎模块是由GIS数据模型子模块、元数据子模块、数据库对象抽象子模块、几何图形子模块和数据库操作子模块构成；其中:
GIS数据模型子模块:定义了 GIS数据可视化的数据模型；使用带有相关属性的有序坐标集来表示现实世界中的一个实体对象；对不同类别的实体对象进行分类管理；为空间数据创建索引；
所述元数据子模块用于管理GIS数据模型所依赖的元数据表，将各个元数据表抽象为元数据对象，并对元数据对象进行管理；
所述数据库对象抽象子模块抽象了数据库对象及对数据库对象的管理、查询操作，使数据引擎架构在各种异构的关系型数据库上；
所述几何图形子模块用于几何对象模型的定义，提供了几何对象的拓扑操作，与国际标准几何对象格式进行相互转换；
所述数据库操作子模块针对不同接口的数据库进行不同的操作，使数据存储到数据库中；
所述数据库操作子模块可针对数据库的变化进行对应的应用扩展。
[0013]一种基于地理信息的三维应用系统，所述资源请求调配模块是由数据调配子模块、缓存子模块构成；其中:
所述数据调配子模块用于接收发送的数据请求，根据数据请求的路径决定数据调配的处理方式并根据请求的数据类型进行数据调配，解决了多线程环境中数据的资源请求冲关;
缓存子模块用于缓存调配后的数据信息，缓存调配频率较高的数据信息，将缓存的数据信息不断地进行替换、更新。
[0014]一种基于地理信息的三维应用系统，所述数据调配的处理方式为本地缓存调配处理方式，互联网调配处理方式，局域网调配处理方式。
[0015]—种基于地理信息的三维应用系统,其中:
所述数据调配子模块从互联网调取数据信息时，通过互联网传输的数据进行数据校验，防止数据篡改和传输的错误，并将正确的数据转换为GIS对象数据，利用缓存子模块进行数据缓存；
所述数据调配子模块可将传输的数据在基础功能库中的资源子模块中进行处理，转换为模型数据、纹理数据进行数据传输。
[