面向虛擬城市的三維空間數(shù)據(jù)引擎設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、空間數(shù)據(jù)具有關(guān)系復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)量大、多比例尺、隨時間變化等特點。如何實現(xiàn)海量空間數(shù)據(jù)的管理、共享與高效訪問是有效應(yīng)用空間數(shù)據(jù)的關(guān)鍵問題。隨著虛擬現(xiàn)實、地理信息系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)W科的迅速發(fā)展,各種虛擬城市相關(guān)的三維空間數(shù)據(jù)在城市規(guī)劃、仿真訓(xùn)練、應(yīng)急指揮、智能信息系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用,同時,也對軟件系統(tǒng)的空間數(shù)據(jù)調(diào)度、存取效率提出了極高的要求。
　　 本論文以面向虛擬城市的空間數(shù)據(jù)索引、海量數(shù)據(jù)高效調(diào)度模型等空間數(shù)據(jù)引擎關(guān)鍵技術(shù)

2、為研究對象；以構(gòu)建行之有效的三維空間數(shù)據(jù)引擎為目標；以實現(xiàn)虛擬城市中海量異構(gòu)空間數(shù)據(jù)的高效查詢與傳輸方法為主要研究內(nèi)容；采用從空間索引算法研究、設(shè)計、實現(xiàn),到內(nèi)外存交換策略與I／O加速方法研究,再到系統(tǒng)無縫集成的技術(shù)路線,對面向虛擬城市的三維空間數(shù)據(jù)引擎進行了設(shè)計與實現(xiàn),并根據(jù)研究成果進行三維空間數(shù)據(jù)引擎在虛擬地理信息系統(tǒng)VR-GIS平臺中的集成與應(yīng)用。論文的主要工作及所取得的研究成果如下:
　　 (1)基于Cell-Rtree

3、的三維空間數(shù)據(jù)高效索引與存儲方法
　　 本文通過分析面向虛擬城市的三維空間數(shù)據(jù)的特點,提出了適用于虛擬城市三維空間數(shù)據(jù)的Cell-Rtree索引方法,并結(jié)合Hilbert空間填充曲線對空間數(shù)據(jù)的存儲結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化,提高了數(shù)據(jù)的索引和存儲效率。實驗結(jié)果表明,在虛擬城市應(yīng)用環(huán)境下Cell-Rtree索引與R-tree、四叉樹等傳統(tǒng)索引方法相比具有更高的空間查詢效率和空間利用率。
　　 (2)面向虛擬城市的高性能數(shù)據(jù)服務(wù)模型設(shè)

4、計
　　 本文針對虛擬城市平臺需要承載海量三維空間數(shù)據(jù)的特點,基于Cell-Rtree空間索引,利用Out-of-core技術(shù)和IOCP分發(fā)機制實現(xiàn)了對百GB數(shù)量級三維空間數(shù)據(jù)的承載與實時調(diào)度能力,構(gòu)建了高效的空間數(shù)據(jù)引擎數(shù)據(jù)服務(wù)模型,解決了虛擬城市平臺中海量空間數(shù)據(jù)傳輸?shù)男蕟栴}。
　　 (3)空間數(shù)據(jù)引擎性能優(yōu)化方法
　　 針對空間數(shù)據(jù)訪問的突發(fā)性、離散性,以及在訪問過程中需要占用大量的內(nèi)存、CPU等硬件資源

5、的特點。本文對空間數(shù)據(jù)索引和內(nèi)外存數(shù)據(jù)調(diào)度時的系統(tǒng)性能進行了分析,通過建立線程池、內(nèi)存池和I／O隊列管理等方法提升了空間數(shù)據(jù)引擎的整體性能。
　　 (4)面向虛擬城市的空間數(shù)據(jù)引擎與VR-GIS平臺的無縫集成
　　 本文實現(xiàn)了面向虛擬城市的三維空間數(shù)據(jù)引擎在VR-GIS平臺中的無縫集成,基于空間數(shù)據(jù)引擎實現(xiàn)了一套面向城市／區(qū)域級大場景的虛擬地理信息系統(tǒng)。借助空間數(shù)據(jù)引擎對海量空間數(shù)據(jù)的高效索引與調(diào)度能力,突破了VR-GI