EV-Globe三維空間信息開發(fā)平臺(tái)(白皮書)_圖文

1、EV-Globe三維空間信息開發(fā)平臺(tái)白皮書 EV-Globe三維空間信息開發(fā)平臺(tái)一EV-Globe簡介EV-Globe是北京國遙新天地信息技術(shù)有限公司自主研發(fā)并獨(dú)立擁有知識(shí)產(chǎn)權(quán)的三維GIS平臺(tái)軟件,該軟件集成了最新的地理信息和三維軟件技術(shù),具有大范圍的、海量的、多源的(至少包括DEM、DOM、DLG、三維模型數(shù)據(jù)和其它專題數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)一體化管理和快速三維實(shí)時(shí)漫游功能,支持三維空間查詢、分析和運(yùn)算,可與常規(guī)GIS軟件集成,提供全球范圍基礎(chǔ)影像資料,方便快速構(gòu)建三維空間信息服務(wù)系統(tǒng),亦可快速從二維GIS系統(tǒng)完成向三維的擴(kuò)展,是新一代的大型空間信息服務(wù)平臺(tái)。平臺(tái)技術(shù)得到國家863技術(shù)支持和國家中小企業(yè)創(chuàng)

2、新基金支持。EV-Globe憑借著強(qiáng)大的功能和技術(shù)優(yōu)勢,尤其是卓越的三維技術(shù),在三維設(shè)施管理、軍事三維仿真、資源環(huán)境集成等多個(gè)領(lǐng)域提供了完美解決方案。EV-Globe功能涉及領(lǐng)域廣、三維表達(dá)尺度全,創(chuàng)新性的實(shí)現(xiàn)了游戲仿真互動(dòng)與空間信息管理的結(jié)合,是國內(nèi)首個(gè)實(shí)現(xiàn)對空中、地表、地下、水下對象四位一體化管理的大型空間信息服務(wù)平臺(tái)。目前,EV-Globe 已在軍事信息化、石油石化、電力、國土測繪、數(shù)字海洋、安全應(yīng)急、林業(yè)、地礦、地理教學(xué)等領(lǐng)域成功應(yīng)用并廣受好評(píng)。產(chǎn)品主要提供形式有: 圖1.1 EV-Globe軟件組成圖EV-Globe Server為EV-Globe提供數(shù)據(jù)的服務(wù)器;通過該產(chǎn)品,用戶可

3、以方便的下載影像、DEM、矢量等數(shù)據(jù),在客戶端顯示。EV-Globe ProEV-Globe的桌面版數(shù)據(jù)瀏覽工具,用戶可以通過桌面版產(chǎn)品,快速的瀏覽相關(guān)數(shù)據(jù),如影像、DEM、矢量等。EV-Globe DatasetsEV-Globe已制作完的影像數(shù)據(jù)集,目前已經(jīng)完成全球2000年、中國1990年的陸地衛(wèi)星真彩色數(shù)據(jù)(分辨率30米,制作完成的總數(shù)據(jù)量超過200G,這些數(shù)據(jù)集供用戶根據(jù)需要進(jìn)行選擇。EV-Globe CreatorEV-Globe的數(shù)據(jù)制作工具,在已有全球陸地衛(wèi)星真彩色數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,可以很方便的將各類航空、航天影像如Quickbird以及矢量信息等添加到系統(tǒng)中。EV-Globe S

4、DKEV-Globe的二次開發(fā)包,基于EV-Globe提供的開發(fā)接口,用戶可以很方便的進(jìn)行各種功能定制,甚至將EV-Globe嵌入到各類信息系統(tǒng)中。SDK以.NET環(huán)境將EV-Globe的相關(guān)接口封裝在動(dòng)態(tài)鏈接庫(dll中,用戶只要搭建好開發(fā)環(huán)境,引用相關(guān)的dll,就可以開發(fā)出自己想要的應(yīng)用系統(tǒng)。EV- Globe Web 在線平臺(tái)EV-Globe的網(wǎng)絡(luò)版三維數(shù)據(jù)瀏覽工具,該產(chǎn)品是支持跨平臺(tái)的,用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)的形式瀏覽三維數(shù)據(jù),包括影像、DEM、矢量等數(shù)據(jù)。二EV-Globe技術(shù)架構(gòu)1、EV-Globe技術(shù)架構(gòu)EV-Globe由EV-Globe客戶端、EV-Globe Web服務(wù)器、EV-G

5、lobe地圖服務(wù)器、EV-Globe 影像地形制作工具、EV-Globe矢量制作工具等5部分組成,體系圖如下圖所示。 EV-Globe客戶端圖2-1 EV-Globe體系框架圖(1EV-Globe 地圖服務(wù)器用來提供矢量地圖的查詢服務(wù),EV-Globe客戶端可以直接通過Net Remoting對地圖服務(wù)器發(fā)出查詢請求(通過tcp協(xié)議,適用于局域網(wǎng),也可以通過Web服務(wù)器中轉(zhuǎn)對地圖服務(wù)器發(fā)出查詢請求(通過http協(xié)議,適用于廣域網(wǎng)。地圖服務(wù)器矢量數(shù)據(jù)可以通過數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)。(2Web服務(wù)器的作用是用來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)文件以及中轉(zhuǎn)地圖查詢,為了保證客戶端數(shù)據(jù)加載和渲染的速度,所有的影像、DEM、矢量數(shù)據(jù)都經(jīng)過

6、預(yù)處理建立了金字塔結(jié)構(gòu),Web 服務(wù)器接收到客戶端的文件請求后,在本地文件中查詢相應(yīng)的數(shù)據(jù),如果查到數(shù)據(jù)就發(fā)送到客戶端,如果未查到數(shù)據(jù)就給客戶端發(fā)出“文件未找到”的異常。(3影像、矢量制作工具的作用是用來生成相應(yīng)的金字塔文件。(4EV-Globe客戶端的作用是發(fā)出數(shù)據(jù)或查詢請求,接收數(shù)據(jù)然后渲染以及渲染本地?cái)?shù)據(jù),包括C/S和B/S兩種方式。2 EV-Globe技術(shù)特點(diǎn)(1細(xì)節(jié)層次模型(LOD技術(shù)由于三維對象的渲染要消耗很多的系統(tǒng)資源,所以對大量精細(xì)三維對象的渲染速度會(huì)比較慢,為了解決這一困難,EV-Globe采用了細(xì)節(jié)層次模型技術(shù),即對三維對象進(jìn)行分層管理,在遠(yuǎn)端觀察地球時(shí)對象較多采用顆粒度較

7、大的粗糙模型,在近端觀察地球時(shí)對象較少采用顆粒度較小的精細(xì)模型,這樣既能滿足從遠(yuǎn)至近從模糊到清晰的視覺效果,又能極大地提高系統(tǒng)的效率。(2緩存技術(shù)為了提高數(shù)據(jù)加載的速度,我們對影像、DEM、矢量數(shù)據(jù)做了預(yù)處理,預(yù)處理后的數(shù)據(jù)作為服務(wù)器端緩存放在服務(wù)器上,這樣就可以加快數(shù)據(jù)的下載速度。同時(shí)客戶端也采用了緩存技術(shù),即在EV-Globe中瀏覽某一區(qū)域時(shí),程序先檢測本地緩存中是否存在這一區(qū)域數(shù)據(jù),如果存在則直接使用本地緩存中的數(shù)據(jù),否則向服務(wù)器發(fā)出請求申請這一區(qū)域的數(shù)據(jù),服務(wù)器接到請求后將數(shù)據(jù)發(fā)送到EV-Globe客戶端供程序使用,客戶端接收到數(shù)據(jù)的同時(shí)將數(shù)據(jù)放入緩存,這樣下次再瀏覽這一區(qū)域時(shí)就可以直

8、接使用緩存中的數(shù)據(jù),從而節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)往返的時(shí)間,從而極大地提高了效率。(3矢量的查詢與顯示相分離技術(shù)為了提高矢量查詢的效率,我們采用了查詢與顯示相分離的技術(shù),即查詢和顯示采用兩套數(shù)據(jù),用來顯示的數(shù)據(jù)是經(jīng)過預(yù)處理的建立的金字塔結(jié)構(gòu)的文件數(shù)據(jù),可以極大的滿足客戶端加載和渲染的速度。(4與現(xiàn)有GIS服務(wù)器的無縫集成EV-Globe的地圖服務(wù)器采用Net remoting技術(shù)可以和現(xiàn)有主流GIS平臺(tái)實(shí)現(xiàn)無縫集成,充分發(fā)揮現(xiàn)有GIS平臺(tái)強(qiáng)大查詢功能,現(xiàn)在已完成了與Supermap objects的無縫集成。(5組件技術(shù)為了提高軟件的可擴(kuò)展性和可復(fù)用性,EV-Globe采用組件式結(jié)構(gòu),所有功能均以控件和動(dòng)態(tài)

9、連接庫的形式提供,可以方便的進(jìn)行二次開發(fā)。(6插件技術(shù)EV-Globe除了提供SDK開發(fā)包以外,還提供EVPlugin對象作為插件的基礎(chǔ)類,用戶可以在此基礎(chǔ)類的基礎(chǔ)上派生出自己的子類實(shí)現(xiàn)自己需要的功能,用戶只需將開發(fā)好的文件放到指定位置,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)識(shí)別加載插件,這樣就極大地增強(qiáng)了軟件開發(fā)的自由度。(7強(qiáng)大的客戶定制功能由于EV-Globe是可以定制開發(fā)的三維平臺(tái),因此可以根據(jù)用戶的不同需求進(jìn)行靈活的功能定制和新功能的開發(fā)。三EV-Globe功能介紹1、三維地形的渲染EV-Globe的地形數(shù)據(jù)采用金字塔結(jié)構(gòu),以保持視域范圍內(nèi)地形數(shù)據(jù)的恒定量,將視域范圍內(nèi)的地形分塊生成網(wǎng)格模型。 圖3-1 地形網(wǎng)

10、格模型的渲染2、影像的渲染EV-Globe 的影像數(shù)據(jù)按最大分辨率依次建立影像金字塔以保持視域范圍內(nèi)影像數(shù)據(jù)的恒定量,根據(jù)本塊影像對應(yīng)的Dem給影像分配高程值形成地形,EV-Globe對紋理影像采用了高度壓縮的dxt1格式,同時(shí)建立了mipmap內(nèi)置金字塔,加快了渲染速度和渲染質(zhì)量。 圖3-2 影像地形渲染3、矢量的渲染(1EV-Globe 的矢量渲染同樣采用了金字塔原理EV-Globe采用自身的矢量數(shù)據(jù)格式(.evv,支持點(diǎn)、線、面三種類型的矢量,EV-Globe矢量內(nèi)置多種風(fēng)格可供選擇,如點(diǎn)劃線、鐵路線等。 圖3-3 線狀矢量的渲染 圖3-4面狀矢量的渲染(2EV-Globe支持沿線注記功

11、能,我們可以選定某一字段作為沿線注記字段,EV-Globe 會(huì)根據(jù)矢量自動(dòng)計(jì)算字體顯示的位置和方向,并且字體會(huì)隨與正北方向的夾角自動(dòng)調(diào)整方向。(3單值專題圖功能EV-Globe客戶端跟EV-Globe服務(wù)器結(jié)合可以生成單值專題圖。(4地名圖層因?yàn)榈孛麍D層的應(yīng)用范圍很廣泛,為了方便的加載和渲染地名,我們把地名圖層作為單獨(dú)的圖層進(jìn)行特殊處理,在矢量圖層中也可以方便的渲染地名圖層。 圖3-5 地名圖層渲染4、kml支持Google Earth的流行促進(jìn)了kml數(shù)據(jù)格式的發(fā)展和應(yīng)用,kml數(shù)據(jù)格式實(shí)際上是xml格式的特定擴(kuò)展,因此它具有xml格式的靈活性。EV-Globe支持kml的點(diǎn)、線、面、三維模

12、型、圖像覆蓋、照片等對象的繪制渲染,支持導(dǎo)入和保存kml文檔,也可以對單獨(dú)的對象保存kml文檔,每個(gè)kml對象都支持LookAt行為,即每個(gè)kml對象都可以定義其定位的觀察位置,EV-Globe的kml對象可以很好的兼容Google Earth的kml對象。(1kml 點(diǎn)的渲染kml點(diǎn)對象可以用自定義圖標(biāo)表達(dá),并且其描述信息如果按照html的格式書寫當(dāng)點(diǎn)擊此點(diǎn)對象時(shí),就可以在彈出窗口中顯示相應(yīng)的網(wǎng)頁信息,這種方式極大的豐富了表達(dá)形式。 圖3-6 點(diǎn)地標(biāo)“北京首都機(jī)場晨曦” 圖3-7 點(diǎn)擊地標(biāo)點(diǎn)時(shí)彈出窗口(2kml線對象的渲染kml 線對象可以設(shè)置顏色、線寬、離地高度、是否顯示立面等風(fēng)格設(shè)置,可

13、以很方便的繪制。 圖3-8 kml線對象的繪制(3kml面對象的渲染kml 面對象可以設(shè)置顏色、線寬、離地高度、是否拉起等風(fēng)格設(shè)置,可以很方便的繪制。 圖3-9 kml面對象的繪制5、三維模型對象 圖3-10 kml模型的渲染6、三維分析功能EV-Globe客戶端內(nèi)置的三維分析功能有采點(diǎn)分析、距離量測、面積量測、剖面分析、淹沒分析、同步掃描、通視分析。 圖3-11 距離量測功能 圖3-12 折線剖面功能 圖3-13 面積量測功能7、特殊效果EV-Globe 內(nèi)置了下雨、下雪、火焰等特殊效果 圖3-14 下雪效果 圖3-15 火焰效果8、插件支持EV-Globe 支持插件的開發(fā),EV-Globe

14、內(nèi)置的插件有三維星空、天空、經(jīng)緯網(wǎng)、云層、大氣等。9、飛行與導(dǎo)航控制(1飛行瀏覽用戶可以通過屏幕取點(diǎn)和輸入坐標(biāo)的方式定制自己的路線,可以設(shè)置模型或圖片文件、飛行高度、飛行速度、觀察視角、線路顏色等參數(shù)。 圖3-16 飛行參數(shù)設(shè)置 圖3-17 飛行瀏覽(2導(dǎo)航器導(dǎo)航器是為不熟悉直接用鼠標(biāo)操作者定制的工具,可以通過導(dǎo)航器來控制球體的放大、縮小、平移、俯仰、旋轉(zhuǎn)、重置等操作。10、EV-Globe Web服務(wù)器EV-Globe所需的數(shù)據(jù)文件存放于Web服務(wù)器上,Web服務(wù)器以WebService的形式向外界提供服務(wù),EV-Globe Web服務(wù)器同時(shí)封裝了地圖服務(wù)器的接口,即客戶端和地圖服務(wù)器的通訊

15、可以通過Web服務(wù)器進(jìn)行中轉(zhuǎn),這樣可以利用IIS的安全機(jī)制防止對地圖服務(wù)器的惡意攻擊。11、EV-Globe 地圖服務(wù)器EV-Globe地圖服務(wù)器采用了Net Remoting技術(shù),服務(wù)的提供通過接口實(shí)現(xiàn),這樣可以有效的將底層實(shí)現(xiàn)和對外服務(wù)相剝離,即低層的實(shí)現(xiàn)可以采用不同的技術(shù)體系,比如SuperMap object 、Arc objects、MapX等,目前我們完成了與Supermap objects的集成,通過地圖服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)以下查詢功能。(1點(diǎn)選查詢 圖3-18點(diǎn)選查詢(2框選查詢 圖3-19框選查詢(3圓選查詢 圖3-20圓選查詢(4SQL語句查詢地圖查詢控制面板主要完成矢量地圖的S

16、QL查詢。用戶可以通過地圖查詢控制面板精確設(shè)置查詢條件,如果查詢結(jié)果中包含多個(gè)要素,這些要素的詳細(xì)信息將會(huì)顯示在結(jié)果列表中,如果查詢結(jié)果是一個(gè)要素,這個(gè)要素的詳細(xì)信息除了在結(jié)果列表中顯示外,地球窗口也會(huì)自動(dòng)縮放到該要素且該要素處于高亮顯示狀態(tài)。 圖3-21 SQL語句查詢(5緩沖區(qū)查詢緩沖區(qū)分析是對一組或一類地圖要素(點(diǎn)、線、面按設(shè)定的距離條件,圍繞這組要素而形成的具有一定范圍的多邊形實(shí)體,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在二維空間擴(kuò)展的信息分析(在緩沖分析之前應(yīng)該確定系統(tǒng)已經(jīng)連接了地圖服務(wù)器。 圖3-22 緩沖區(qū)查詢(6最短路徑查詢最優(yōu)路徑分析是基于幾何網(wǎng)絡(luò)的特征和屬性,利用距離、權(quán)重和規(guī)劃條件等進(jìn)行分析得到最佳路徑并應(yīng)用在實(shí)際生活中。在進(jìn)行最優(yōu)路徑分析之前,應(yīng)確保地圖服務(wù)器中有網(wǎng)絡(luò)