CN104008566A - 海量高精度三维电力设备模型在gis中高效渲染方法 - Google Patents
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Abstract
一种海量高精度三维电力设备模型在GIS中高效渲染方法，利用可编程管线技术、视窗裁剪技术和LOD技术，对电力设备模型建立模型内部的三维空间索引，从而实现电力设备模型精度、视觉效果和渲染效率的平衡；其具体步骤如下：步骤一，对电力设备模型进行简化；步骤二，对电力设备模型进行分级管理，建立空间索引渲染次数优化、在不同观测距离和角度绘制详细程度不同的电力模型；步骤三，在显示界面上利用遮挡技术、视窗裁剪技术减少渲染引擎的工作量，从而实现电力设备模型精度、视觉效果和渲染效率的平衡。
Description
技术领域
本发明适用领域为海量高精度三维电力设备仿真模型在大场景中可视化应用的电力GIS相关领域。
背景技术
三维模型可视化技术领域近年来有以下几方面背景，一是 ACIS 内核的三维设计软件在全球有着广泛应用，超过350种客户应用程序采用其技术内核。二是三维渲染技术OPENGL和DirectX3D技术逐渐成熟，在大型三维游戏场景渲染、三维建筑模型渲染、三维设备模型渲染方面有着非常广泛的应用。三是三维数字地球技术的逐渐成熟，涌现出大量的三维数字地球平台如国外的Google地球 、WorldWind等国外优秀平台，Ev-Globe、GeoGlobe等国内优秀平台，借助于LOD、三维视窗裁剪技术，他们在三维数字地球领域获得了很大的成功。
该领域相关关键技术有三个方面：一是 组件化模型组织方式，二是基于金字塔的显示控制技术，三是DirectX 3D渲染管线技术。
其中，二维电子地图金字塔显示控制技术，通常使用四叉树结构组织二维电子地图，该技术存在的主要问题在于无法有效的组织三维数据。
面向设计者的ACIS三维模型组织渲染技术，该技术提供线框、曲面、实体造型、拓扑和几何运算等高级造型功能，通过易于使用的修改、标注和查询实用程序方便地浏览模型，通过灵活的3D造型构建块提高可扩展性，提供了着色和消隐等三维渲染功能。但是该技术的优势是针对单个或有限数量的模型，ACIS三维模型组织渲染技术还不能实现海量三维模型的高效渲染，这是其存在的主要问题。
发明内容
本发明要解决的问题目的主要有二个：第一，实现高精度单个模型电塔、电站、电厂、电力线路三维模型的高效渲染；第二，实现海量高精度电力设备模型组成的电网高效渲染，场景控制。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种海量高精度三维电力设备模型在GIS中高效渲染方法，利用可编程管线技术、视窗裁剪技术和LOD技术，对电力设备模型建立模型内部的三维空间索引，从而实现电力设备模型精度、视觉效果和渲染效率的平衡；其具体步骤如下：
步骤一，对电力设备模型进行简化；
步骤二，对电力设备模型进行分级管理，建立空间索引渲染次数优化、在不同观测距离和角度绘制详细程度不同的电力模型；
步骤三，在显示界面上利用遮挡技术、视窗裁剪技术减少渲染引擎的工作量，从而实现电力设备模型精度、视觉效果和渲染效率的平衡。
在所述的步骤一中，对电力设备模型中相同相近实体的三角面进行顶点抽稀，然后对电力设备模型表面贴图进行纹理压缩。
在所述的步骤二中，按照一定跨度将三维电力设备模型对象所在区域进行划分，针对划分后的单个块采用金字塔技术和四叉树结构预置六个层次，具体为：
第一层：点线层I，对象为超高压线路逻辑接线图；
第二层：点线层II，对象包括高压线路走向图、电厂点、电站点；
第三层：点线区层，对象包括线路走向图、杆塔点、电厂点、电站点；
第四层：一级模型复杂线层，对象包括简单杆塔、变电站、电厂模型、不分裂导地线，视窗内保持不多于100个简单模型渲染；
第五层：二级模型复杂线层，对象包括中等复杂模型、分裂导地线，视窗内保持不多于15个中等模型渲染；
第六层：三级模型复杂线，对象包括高精细杆塔、变电站、电厂模型、分裂导线，视窗内保持不多于5个精细模型渲染。
在渲染对象之前需要对三维电力设备模型进行预处理操作，每增加一个对象，需要对该对象进行分块处理。
在对三维电力设备模型进行渲染时，所述的三个步骤没有先后，互相利用。
采用上述技术方案的本发明，通过制定电力设备三维模型的制作标准规范，使三维模型的制作规范化，在保证模型准确性和精度的前提下提高建模效率。通过高精度电力设备三维模型的渲染控制方案，借助DirectX 3D渲染管线技术，实现高精度高密度三维电力设备模型的渲染，通过三维电网场景的控制方案，实现海量三维模型的高效流畅渲染，形成海量高精度三维电力设备模型的高效可视化技术方案。
规范了三维电力设备模型的制作过程和方案，使工程设计部门的设计成果能够逼真高效的展示在GIS平台上，借助GIS平台能直观地仿真出工程竣工后的场景，有利于上层部门辅助决策，便于管理。
本发明解决了高精度三维电力设备模型只能在极高硬件配置下才能高效展示的难题，实现了在普通PC机上的高效可视化，为相关部门节约了资金投入。
本发明缩短了工程设计部门与电力运营部门的距离，实现了整合设计共享管理。
附图说明
图1为本发明的原理框图。
图2为本发明中高精度三维模型渲染实现方案图。
具体实施方式
本发明针对电厂、电站、电塔两类电力设备模型，其密度高精度高，利用可编程管线技术、视窗裁剪技术和LOD技术，建立模型内部的三维空间索引，实现模型精度、视觉效果和渲染效率的平衡。
三维电力设备模型在空间上的分布特点是：局部密度高、精细度高、整体离散分布。在海量三维电力模型的可视化过程中，基于数据库的电网对象二三维一体化对象索引、基于电网区域的金字塔组织控制方案，建立三个方向的空间索引，实现符合人类视觉感受的控制方案。
基于上述分层对电力设备模型进行综合渲染优化，实现步骤有三：首先，对模型进行简化，如进行模型三角面顶点抽稀、纹理压缩。其次，对模型进行分级管理，建立空间索引渲染次数优化、在不同观测距离和角度绘制详细程度不同的电力模型。最后，在显示界面上利用遮挡技术、视窗裁剪技术等减少渲染引擎的工作量，从而实现模型精度、视觉效果和渲染效率的平衡。
第一步骤：电力设备模型三角面顶点抽稀，利用道格拉斯-普克抽稀算法，对针对单个中等及精细电力设备模型进行有条件的顶点抽稀。针对影响渲染效率的两个方面，模型实体顶点数和模型实体总渲染次数。在电力设备模型渲染时，识别相同相近实体（如变电站及杆塔内部的绝缘子、绝缘棒），公用其顶点，如此可以大大降低模型渲染对显存的要求。以一个圆柱形设备模型为例介绍具体实施方法，在最高级精度渲染时圆柱体上下圆面有数百个顶点组成的构建三角面模拟，在中等精度渲染时，利用该抽稀算法对圆周弧段上的数百个顶点进行抽稀，在保证与最高精度外形最大相似度的情况下减少顶点数量以达到减轻渲染压力提高渲染效率的方法。在该步骤下能够实现当从远处看时只需要精细三维模型在屏幕上的投影轮廓，近看时是一个精细模型实体。如一个变电箱在远处就成为一个立方体，这需要设立恰当的级别，以作为分级管理的补充。纹理压缩，即对模型表面贴图进行纹理的简化。从这两方面减少三维模型的大小，提高渲染效率。
第二步骤：分级索引管理，按照一定跨度将三维电力设备模型对象所在区域进行划分，针对单个块采用金字塔技术和四叉树结构预置六个层次，层次划分原则详细参考表1、表2、表3，在渲染对象之前都要对其进行预处理操作。索引技术，在电力设备模型渲染时，识别相同相近的实体（如变电站及杆塔内部的绝缘子、绝缘棒），公用其顶点，可以大大降低模型渲染对显存的要求。
以下是六个层次的具体内容：
第一层：点线层I，对象为超高压线路（500kV以上）逻辑接线图；
第二层：点线层II，对象包括高压线路（110kV以上）走向图、电厂点、电站点；
第三层：点线区层，对象包括线路走向图、杆塔点、电厂点、电站点；
第四层：一级模型复杂线层，对象包括简单杆塔、变电站、电厂模型、不分裂导地线，视窗内保持不多于100个简单模型渲染；
第五层：二级模型复杂线层，对象包括中等复杂模型、分裂导地线，视窗内保持不多于15个中等模型渲染；
第六层：三级模型复杂线，对象包括高精细杆塔、变电站、电厂模型、分裂导线，视窗内保持不多于5个精细模型渲染。
具体分块规则如下所示：
其中，一级块（一、二层）规则如表1所示：
表1
二级块（三、四层）规则如表2所示
表2
三级块（五、六层）规则如表3所示：
表3
第三步骤：界面显示优化：遮挡技术，对在屏幕最前端的三维模型进行渲染，对该模型遮挡的三维模型不进行渲染。视窗裁剪技术，按照屏幕显示区对整个场景进行裁剪，被裁剪的部分不参与渲染。
整体而言，三个步骤没有先后，有可能互相利用。如进行裁剪的同时，需要三维模型分级块和索引。
Claims (5)
1.一种海量高精度三维电力设备模型在GIS中高效渲染方法，其特征在于：利用可编程管线技术、视窗裁剪技术和LOD技术，对电力设备模型建立模型内部的三维空间索引，从而实现电力设备模型精度、视觉效果和渲染效率的平衡；其具体步骤如下：
步骤一，对电力设备模型进行简化；
步骤二，对电力设备模型进行分级管理，建立空间索引渲染次数优化、在不同观测距离和角度绘制详细程度不同的电力模型；
步骤三，在显示界面上利用遮挡技术、视窗裁剪技术减少渲染引擎的工作量，从而实现电力设备模型精度、视觉效果和渲染效率的平衡。
2.根据权利要求1所述的海量高精度三维电力设备模型在GIS中高效渲染方法，其特征在于：在所述的步骤一中，对电力设备模型中相同相近实体的三角面进行顶点抽稀，然后对电力设备模型表面贴图进行纹理压缩。
3.根据权利要求1所述的海量高精度三维电力设备模型在GIS中高效渲染方法，其特征在于：在所述的步骤二中，按照一定跨度将三维电力设备模型对象所在区域进行划分，针对划分后的单个块采用金字塔技术和四叉树结构预置六个层次，具体为：
第一层：点线层I，对象为超高压线路逻辑接线图；
第二层：点线层II，对象包括高压线路走向图、电厂点、电站点；
第三层：点线区层，对象包括线路走向图、杆塔点、电厂点、电站点；
第四层：一级模型复杂线层，对象包括简单杆塔、变电站、电厂模型、不分裂导地线，视窗内保持不多于100个简单模型渲染；
第五层：二级模型复杂线层，对象包括中等复杂模型、分裂导地线，视窗内保持不多于15个中等模型渲染；
第六层：三级模型复杂线，对象包括高精细杆塔、变电站、电厂模型、分裂导线，视窗内保持不多于5个精细模型渲染。
4.根据权利要求3所述的海量高精度三维电力设备模型在GIS中高效渲染方法，其特征在于：在渲染对象之前需要对三维电力设备模型进行预处理操作，每增加一个对象，需要对该对象进行分块处理。
5.根据权利要求1所述的海量高精度三维电力设备模型在GIS中高效渲染方法，其特征在于：在对三维电力设备模型进行渲染时，所述的三个步骤没有先后，互相利用。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104391947A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-03-04 | 广东电网有限责任公司清远供电局 | 海量gis数据实时处理方法及系统 |
| CN105069018A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-18 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种基于catia平台的厂区模型漫游浏览方法及系统 |
| CN105808662A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-27 | 国家电网公司 | 基于三维虚拟技术的电网设施布局规划成果可视化方法 |
| CN109872390A (zh) * | 2017-12-04 | 2019-06-11 | 星际空间（天津）科技发展有限公司 | 一种海量三维模型的组织方法 |
| CN110458931A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-15 | 北京天马时空网络技术有限公司 | 一种基于lod等级的三维模型数据处理方法及相关设备 |
| CN111159480A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-05-15 | 浙江华云信息科技有限公司 | 一种基于电网gis数据的图形绘制方法 |
| CN112395036A (zh) * | 2020-11-30 | 2021-02-23 | 北京博瑞彤芸科技股份有限公司 | 页面渲染方法及系统 |
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Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104391947A (zh) * | 2014-12-01 | 2015-03-04 | 广东电网有限责任公司清远供电局 | 海量gis数据实时处理方法及系统 |
| CN104391947B (zh) * | 2014-12-01 | 2017-11-21 | 广东电网有限责任公司清远供电局 | 海量gis数据实时处理方法及系统 |
| CN105069018A (zh) * | 2015-07-13 | 2015-11-18 | 南车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种基于catia平台的厂区模型漫游浏览方法及系统 |
| CN105069018B (zh) * | 2015-07-13 | 2018-08-03 | 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 | 一种基于catia平台的厂区模型漫游浏览方法及系统 |
| CN105808662A (zh) * | 2016-02-29 | 2016-07-27 | 国家电网公司 | 基于三维虚拟技术的电网设施布局规划成果可视化方法 |
| CN109872390A (zh) * | 2017-12-04 | 2019-06-11 | 星际空间（天津）科技发展有限公司 | 一种海量三维模型的组织方法 |
| CN110458931A (zh) * | 2019-08-16 | 2019-11-15 | 北京天马时空网络技术有限公司 | 一种基于lod等级的三维模型数据处理方法及相关设备 |
| CN110458931B (zh) * | 2019-08-16 | 2020-11-24 | 北京天马时空网络技术有限公司 | 一种基于lod等级的三维模型数据处理方法及相关设备 |
| CN111159480A (zh) * | 2019-12-12 | 2020-05-15 | 浙江华云信息科技有限公司 | 一种基于电网gis数据的图形绘制方法 |
| CN111159480B (zh) * | 2019-12-12 | 2023-07-18 | 浙江华云信息科技有限公司 | 一种基于电网gis数据的图形绘制方法 |
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