从倾斜摄影数据加载优化，看MapGIS如何驾驭海量三维数据

candy33 · 发表于 2021-1-8 09:45

客观世界，但是从早期的纸质地图到电子地图呈现给我们的都是一个平面的世界，是对客观世界的抽象表达，与真实的地理环境有较大的差距。而三维客观世界的绚丽展示则是以大量的三维模型数据为前提、功能强大的三维地图引擎为基础、完善的海量三维模型数据处理及优化的解决方案为核心才得以实现。mapgis 10.5产品家族成员MapGIS 3DClient for WebGL以开源三维地图框架Cesium为基础，通过多种技术手段优化升级了轻量级的数据交换格式M3D、数据调度策略和数据化简策略等，使其能轻松驾驭海量的三维模型数据，在多个城市级的应用中流畅、完美呈现三维精致世界。

倾斜摄影、BIM、点云等都是目前热门的城市数据框架的重要内容，正应用到城市各个领域的信息化建设中，大数据量、高精度、多源数据融合是其主要特点，Web端的三维GIS应用在WebGL等技术的不断发展中逐渐成为主流，从数据加工到数据服务发布，而后数据完美渲染的整体解决方案也是各GIS厂商角力的重点。此处我们仅以MapGIS 3DClient for WebGL针对城市级的倾斜摄影数据加载优化方案为切入点、以点带面，剖析海量数据加载在Web端三维GIS应用中的技术创新升级。
倾斜摄影技术是国际测绘领域近些年发展起来的一项高新技术，目前国内外已广泛开展倾斜摄影测量技术的应用研究。城市级倾斜摄影数据范围大、级别多、精度高，Web端海量数据快速共享成为当前面临的主要问题。在前端的渲染过程中，大范围则会使数据划分更多的网格，Web端共享数据会增加线程中的请求次数，严重影响数据的请求效率；多级别则可能会导致数据请求长时间停留在某一个区域，造成的现象是某一块数据可能已经很清晰，但是其他地方的数据却还没有被请求，加载级别不统一，显示效果不美观；高精度则当数据加载到精细级别时，数据非常清晰，但机器的内存及显存将被大量占用。
针对这些具体存在的问题，MapGIS提供了一套从数据存储到数据渲染优化的方案，彻底解决这一三维GIS在项目应用中不容忽略的顽疾，其核心是要提供一种开放式、可扩展的三维数据交换格式，为海量多源异构空间三维模型数据在不同终端之间的传输、交换与共享提供支撑，支持表达多源地理空间数据，具备海量数据高效绘制的能力。同时针对海量倾斜摄影数据特性采取相应的优化策略，在保持原有显示效果的情况下，提高前端显示性能。主要包含如下方面：
1. 在保证数据的完整性和显示精度的前提下，按序进行节点合并，对顶层节点、次级节点、最精细节点采取不同的处理策略，可视化层面保证数据的完整性及显示精度情况下平衡数据量，减少前端压力。
2. 依据数据量对数据执行化简策略，包括：几何化简、纹理化简和纹理合并三个层面,不同级别采用不同的化简策略，达到减少数据量的目的。
3. 数据压缩：对倾斜摄影数据采用优化算法进行压缩处理，减少前端共享数据的传输压力、提升前端数据共享效率。
通过采用以上优化策略，海量倾斜摄影数据在Web前端渲染中，性能和效果有了明显的改善。以约600余平方公里的倾斜摄影数据为例进行测试，优化之前前端加载显示在20帧以下，会有明显的卡顿情况出现，而优化之后可以稳定保持在50帧以上，数据显示完整，浏览顺畅。

城市级倾斜摄影数据加载效果

同时该优化策略也可以应用到其他模型数据的处理过程中，如BIM、点云、景观模型等，前端的渲染效果和效率都可以得到明显提升，可保持帧率50+以上。

城市精模附加细化效果

BIM效果

随着信息技术的发展，现实的客观世界与数字世界正形成两大体系平行发展，以数字孪生技术支撑实现城市智能运行的新型智慧城市建设也在如火如荼开展，而三维GIS可以充分展示城市地下的地质、管线、构筑物，地上的土地、交通、建筑、植被，以及室内的设施、房产、人口，成为数字孪生不可或缺的技术。MapGIS 3DClient for WebGL技术不断创新升级，轻松驾驭城市级别的三维模型数据，流畅、完美呈现三维精致世界，为新型智慧城市建设加码！