基于TMS的数字孪生城市分层影像数据实时绘制方法

摘要

3维地形绘制在军事、农业、交通、智慧城市等众多行业中应用广泛，其中影像数据的处理方式主要采用空间网格划分和建立不同层级的瓦片数据。为了提高3维地形的分辨率，切割的瓦片数量呈指数增长，海量瓦片数据的访问、索引和绘制的技术难题，本文提出了一种基于TMS(tile map senice)的分层影像数据实时绘制方法，避免不同层级影像衔接处出现严重色差；构建不同影像层的服务对象，并实现大量数字孪生城市分层影像的层级、顺序、位置的灵活控制管理；根据视口中的加载瓦片的相对优先级，存入高、中、低3个队列，以加速瓦片数据的调度与绘制。为了加速影像瓦片索引获取，根据视口内的瓦片矩阵范围计算屏幕像素大小，获取影像瓦片的初步层级后与当前文件资源的层级比较确定影像的最终层级，计算视口内影像瓦片的索引和根据经纬度、层级计算行列号，从而形成影像资源的请求路径。在多层影像绘制过程中，根据影像层级大小依次从最底层开始两两图层依次混合，得到正确的混合结果。本文针对实际应用中的近、中、远景及沿海等多层影像数据进行了3维地形绘制实验，结果表明，在NVIDIA 2070显卡上能够达到300 FPS的高实时性能，并且达到无影像层级色差且高质量的绘制效果。本方法能够灵活地绘制大规模多层级影像数据，构建出数字孪生城市场景的3维地形。

关键词

数字孪生城市 / 分层影像数据 / 3维地形绘制 / 瓦片数据 / 实时绘制

基金资助

四川省科技计划项目（2022NSFSC0934）; 四川省重点研发项目（2023YFG0122）; 成都市科技项目（2022–YF05–01134–SN）; 成都信息工程大学基金项目（KYTZ202141）; 国家留学基金管理委员会（CSC201806240168）