CN108572951B - 一种基于地理信息的制图数据三维显示系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，属于地理信息技术，其特征为包括：制图数据引擎子系统、制图数据调度子系统、制图数据渲染子系统和制图数据空间查询子系统；制图数据渲染子系统通过制图数据调度子系统获取要渲染的制图矢量数据和符号化样式，制图数据调度子系统使用多个线程从制图数据引擎子系统中获取制图数据渲染子系统需要的数据进行数据操作，制图数据空间查询子系统对数据的组织结构和创建的空间索引对制图矢量数据进行空间几何关系的逻辑分析，将符合空间几何关系的制图数据进行应用。优点：实现海量dwg数据存储与GIS化管理，实现海量dwg数据在三维系统中的原图显示效果；实现海量三维模型与海量dwg数据的融合/合并显示；将dwg数据作为整个要素类或分子要素类进行显示与应用。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息技术领域，具体的说是实现将dwg中子要素作为单个要素类进行显示与应用；对海量dwg矢量数据进行原样显示；对海量dwg数据进行GIS化管理；多源GIS数据与dwg数据无缝集成的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统。
背景技术
随着IT技术和产业的迅速发展，地理信息系统（GIS）以它显著的特点和日益强大的功能广泛地深入到各行各业，并在其中发挥着越来越重大的作用。与此同时，这些应用反过来又对GIS提出了更多、更高的要求。人们生活在一个真实的三维空间内，很多实际现象依靠现有的2D GIS得不到很好的解决，如城市规划中立交桥及建筑物的设计及景观模拟；地下铁路、商场、停车场及其它服务设施的数据管理及图形显示；电力、通讯设施的合理布局与规划；房产部门中楼房住宅的消防、供电、供水、供气、报警等设施的合理配置；城市地上、地下管网的合理分布、管理、查询及最佳路径的选择；航空飞行线路的规划与管理；地质、石油等领域的地层、断裂、地质构造体、油层、地下气、地下水等各种现象的描述及分析等等。这些都需要直观的真三维表示，传统的2D GIS已结不能满足人民的应用需求，它迫切需要向3D GIS转换。因此，3D GIS激起了研究人员的强烈兴趣。对3D GIS的研究已成为学术界关注的热点。
随着“数字地球”、“数字城市”等一系列概念的提出，有关三维城市模型的应用需求正迅速增加。地理信息的普遍服务如数字城市、虚拟地理环境等也对其三维表示提出了紧迫的要求，而对地观测技术和计算机技术特别是分辨率遥感技术和计算机图形图像处理技术的进步为此提供了多种显示途径。地理信息的三维表示具有以下显著的特征：
三维表示能够给与用户更加直观的空间高程信息，而传统的二维表示反映的都是空间物体的平面位置，其高程信息只是作为一个属性值而存在，并不能被直观地反映出来。
以更加直观和逼真的方式指出空间目标种类及数量和质量特征以及对象的空间位置和现象的时空分布，所以三维表示具有完整的时空定位特征。
与之对应，数码城市是关于城市的一种逼真的三维数字表示，使人们可以探察汇集关于城市的自然和人文信息，并与之互动。在摄影测量界，数码城市大多数情况下指三维城市模型，它不仅呈现三维城市模型，而且还提供具有相片直观的表面描述如逼真的材质和纹理特征以及相关的属性信息，满足数码城市需要的GIS被称为“数码城市GIS”。与三维可视化和虚拟显示技术相比，实用化的真三维GIS的研究进展则缓慢很多，其理论与技术都还不成熟。因此，不像一般意义的真三维GIS，数码城市GIS现阶段还只是真三维GIS一种特殊的原型系统，根据大多数的应用需求在许多方面进行了简化，比如采用外包围表面模型代替实体几何模型和淡化了复杂的空间拓扑关系等，不论现实世界如何映射到空间数据库，更强调GIS以一种稳健有效的方式提供三维能力。
但是目前的三维GIS系统存在若干关键技术问题，如三维模型重在浏览而分析功能不足、多源数据融合不够完善、dwg数据显示与使用不足、海量数据组织与管理等。目前还没有一种软件可以在显示海量三维模型的同时实现海量dwg数据的快速原样显示，多源dwg数据的无缝集成，海量dwg数据的存储与GIS化管理，海量dwg数据空间分析和应用等，实现对dwg数据信息的有效挖掘，提高已有dwg数据的使用效率和经济价值。通过信息化手段的规范管理，为信息服务系统建设做好铺垫，在持续推进信息化基础建设中提升保障服务能力，为全面推进信息化建设提供平台支撑和信息资源的实时性、完整性做好铺垫。改变人们的生活，推动着工业生产、城市建设以及国防工业的发展，达到真正的电子信息与地理信息技术相互融合，从而实现智慧城市概念的推广与应用。
发明内容
为了克服现有技术方案的弊端，实现将dwg中子要素作为单个要素类进行显示与应用；对海量dwg矢量数据进行原样显示；对海量dwg数据进行GIS化管理；多源GIS数据与dwg数据无缝集成。通过信息化手段的规范管理，为信息服务系统建设做好铺垫，在持续推进信息化基础建设中提升保障服务能力，为全面推进信息化建设提供平台支撑和信息资源的实时性、完整性做好铺垫。改变人们的生活，推动着工业生产、城市建设以及国防工业的发展，达到真正的电子信息与地理信息技术相互融合，从而实现智慧城市概念的推广与应用。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，该系统包括制图数据空间查询子系统、制图数据引擎子系统、制图数据调度子系统、制图数据渲染子系统；所述制图数据引擎子系统：对制图数据的实体显示样式、渲染字段名称进行存储、调度、读取，对制图要素类创建数据库索引、空间索引、分页索引，并对创建后的索引进行存储、调度，对制图数据引用的空间参考进行存储、配置，对海量制图数据分要素类和数据集进行地理信息化管理；所述制图数据调度子系统：响应多线程的数据请求，根据数据请求参数使用多线程进行数据的获取；所述制图数据渲染子系统：将海量制图矢量数据以多线程调度的方式进行原样渲染显示；所述制图数据空间查询子系统：通过空间索引对制图矢量数据进行空间几何关系的逻辑分析，根据输入的空间范围，利用空间索引对制图矢量数据进行查询，将符合空间几何关系的制图数据进行应用；各个子系统的连接关系：制图数据渲染子系统通过制图数据调度子系统获取要渲染的制图矢量数据和符号化样式，制图数据调度子系统使用多个线程从制图数据引擎子系统中获取制图数据渲染子系统需要的数据，制图数据引擎子系统将制图矢量数据以地理信息数据模型的结构进行组织并将数据提供给制图数据渲染子系统进行操作，制图数据空间查询子系统基于制图数据引擎子系统对数据的组织结构和创建的空间索引对制图矢量数据进行空间几何关系的逻辑分析，根据输入的空间范围，利用空间索引对制图矢量数据进行查询，将符合空间几何关系的制图数据进行应用。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述制图数据引擎子系统：对制图数据的实体显示样式、渲染字段名称进行存储、调度、读取，对制图要素类创建数据库索引、空间索引、分页索引，并对创建后的索引进行存储、调度，对制图数据引用的空间参考进行存储、配置，对海量制图数据分要素类和数据集进行地理信息化管理；所述制图数据引擎子系统包括：制图数据渲染风格管理模块、制图数据索引管理模块、地理信息概念模型管理模块，其中，
所述制图数据渲染风格管理模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行存储、读取；
所述制图数据索引管理模块：对制图要素类创建索引，并对创建后的索引进行存储、读取；
所述地理信息概念模型管理模块：对海量制图数据引用的空间参考进行存储、配置。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述制图数据调度子系统：响应多线程的数据请求，根据数据请求参数使用多线程进行数据的获取；制图数据调度子系统包括调度线程管理模块、调度优先级管理模块、符号化样式获取模块、数据获取模块；其中，
所述调度线程管理模块：防止访问共享数据时产生冲突，根据不同线程创建与之对应的数据调度参数与数据连接，在处理多线程数据请求时根据不同的调度线程分配相应的调度句柄；
所述调度优先级管理模块：根据调度的数据等级和距离计算调度的优先级，对优先级高的数据请求优先获取调度线程池中的调度句柄获取数据，对优先级低的数据请求滞后获取调度线程池中的调度句柄获取数据，当调度线程池中没有能用的调度句柄时，重新进行数据请求；
所述符号化样式获取模块：响应符号化样式请求，根据请求的参数获取相应的线程调度句柄，使用线程调度句柄获取制图渲染的样式以及所需的纹理数据；
所述数据获取模块：响应数据请求，根据请求的参数获取相应的线程调度句柄，使用相应的线程调度句柄从数据源获取数据。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述制图数据渲染子系统：将海量制图矢量数据以多线程调度的方式进行原样渲染显示；制图数据渲染子系统包括：渲染图层管理模块、符号化管理模块、数据渲染模块，其中：
所述渲染图层管理模块：对要渲染的制图图层进行添加、删除操作，对制图图层进行显隐控制、过滤显示，
所述符号化管理模块：创建符号化数据请求，通过制图数据调度子系统从制图数据引擎获取符号化样式和纹理资源，对渲染数据的属性状态进行设置；
所述数据渲染模块：创建数据请求，通过制图数据调度子系统从制图数据引擎获取制图矢量数据，将制图矢量数据转换为渲染数据，通过符号化管理模块进行符号化并发送至显示设备进行渲染显示。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述制图数据渲染风格管理模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行注册、读取；所述制图数据渲染风格管理模块包括：渲染样式管理子模块、渲染字段管理子模块；其中：
所述渲染样式管理子模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；
所述渲染字段管理子模块：对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行注册、读取。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述渲染样式管理子模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；渲染渲染样式管理子模块包括：文字样式管理器、点样式管理器、线样式管理器、面样式管理器；其中：
所述文字样式管理器：对制图中的文字实体显示样式进行存储、调度、读取；
所述点样式管理器：对制图中的点实体显示样式进行存储、调度、读取；
所述线样式管理器：对制图中的线实体显示样式进行存储、调度、读取；
所述面样式管理器：对制图中的面实体显示样式进行存储、调度、读取。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述渲染字段管理子模块：对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行注册、读取；渲染字段管理子模块包括：注记子要素类渲染字段管理器、点子要素类渲染字段管理器、线子要素类渲染字段管理器、面子要素类渲染字段管理器、格网子要素类渲染字段管理器，其中：
所述注记子要素类渲染字段管理器：对注记子要素类中的渲染字段名称进行存储、读取；
所述点子要素类渲染字段管理器：对点子要素类中的渲染字段名称进行存储、读取；
所述线子要素类渲染字段管理器：对线子要素类中的渲染字段名称进行存储、读取；
所述面子要素类渲染字段管理器：对面子要素类中的渲染字段名称进行存储、读取；
所述格网子要素类渲染字段管理器：对格网子要素类中的渲染字段名称进行存储、读取。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述制图数据索引管理模块：对制图要素类创建索引，并对创建后的索引进行存储、读取；其中，所述制图数据索引管理模块包括：数据库索引管理子模块、空间索引管理子模块、分页索引管理子模块；其中：
所述数据库索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建数据库索引、对创建后的数据库索引进行存储、读取；
所述空间索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建空间索引、对创建后的空间索引进行存储、读取；
所述分页索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建分页索引，并对创建后的分页索引进行存储、读取。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述分页索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建分页索引，并对创建后的分页索引进行存储、读取；分页索引管理子模块包括：分页几何索引管理器、分页属性索引管理器；其中：
所述分页几何索引管理器：对制图要素类中的各个子要素类的几何对象创建分页几何索引，并对创建后的分页几何索引进行存储、读取；
所述分页属性索引管理器：对制图要素类中的各个子要素类的属性创建分页属性索引，并对创建后的分页属性索引进行存储、读取。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述地理信息概念模型管理模块：对海量制图数据引用的空间参考进行注册、参考、配置；对制图数据中不同类型实体进行单一子要素类管理，对多个单一子要素类进行整体制图要素类管理，对具有类似属性或类似用途的多个制图要素类进行数据集管理；地理信息概念模型管理模块包括：空间参考管理子模块、数据集管理子模块、要素类管理子模块、子要素类管理子模块；其中：
所述空间参考管理子模块：将制图数据引用的空间参考与已注册的空间参考进行匹配，匹配成功进行直接引用该空间参考，匹配失败则注册新的空间参考并引用该空间参考，对引用的空间参考进行注册、存储；对不同源制图数据配置与之对应的空间参考；
所述数据集管理子模块：对具有近似属性或具有近似用途的制图数据合并为一个集合进行管理，对不具有近似属性或不具有近似用途的制图数据进行单独管理；
所述要素类管理子模块：对单一制图数据或同源的多个制图数据作为同一要素类进行管理，并对单一要素类包含的子要素类进行注册、存储、管理；
所述子要素类管理子模块：对制图数据中的注记、点类实体、线类实体、面类实体、格网类实体进行独立要素管理，分别对各独立要素的渲染属性信息、图层属性信息、查询属性信息进行存储、管理、读取，对各独立要素的二维几何对象、三维几何对象进行一体化存储、管理、读取。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述数据渲染模块：创建数据请求，通过制图数据调度子系统从制图数据引擎获取制图矢量数据，将制图矢量数据转换为渲染数据，通过符号化管理模块进行符号化并发送至显示设备进行渲染显示；所述数据渲染模块包括：数据请求器、数据转换器、数据显示器；其中：
所述数据请求器：根据要渲染的数据范围，创建制图数据请求，并添加到数据请求队列，使用多个数据请求线程向制图数据调度子系统发送数据请求；
所述数据转换器：将制图数据调度子系统返回的制图矢量数据转换成显示系统需要的渲染数据，通过符号化管理模块设置渲染数据的各种渲染状态；
所述数据显示器：通过显示设备接口，将渲染数据发送到显示设备，设置显示设备的渲染状态，进行渲染显示。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述实体要素显示样式包括：文字实体显示样式、点实体显示样式、线实体显示样式、面实体显示样式。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述制图要素类中的各子要素类包括：注记子要素类、点子要素类、线子要素类、面子要素类、格网子要素类。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述索引包括数据库索引、空间索引、分页索引。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述分页索引包括：分页几何索引、分页属性索引。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述数据源包括：数据文件、Firebird数据库、Oracle数据库、MySQL数据库、MS SQL Server数据库。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述制图图层包括：点图层、线图层、面图层、注记图层。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述渲染状态包括点的颜色和大小，线的颜色、宽度、样式和纹理，面的颜色和填充样式，文字的字体、大小、颜色的渲染。
一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其中，所述对符合空间几何关系的制图数据进行应用包括：高亮显示、属性显示、数据纠正、空间分析。
由此可见：
本发明实施例中的系统可以有效的实现将dwg中某类要素作为单个要素类进行显示与应用；对海量dwg矢量数据进行原样显示；对海量dwg数据进行GIS化管理；多源GIS数据与dwg数据无缝集成。通过信息化手段的规范管理，为信息服务系统建设做好铺垫，在持续推进信息化基础建设中提升保障服务能力，为全面推进信息化建设提供平台支撑和信息资源的实时性、完整性做好铺垫。改变人们的生活，推动着工业生产、城市建设以及国防工业的发展，达到真正的电子信息与地理信息技术相互融合，从而实现智慧城市概念的推广与应用。
附图说明
图1为本发明的实施例中提供的基于地理信息的制图数据三维显示系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中的制图数据引擎子系统结构示意图；
图3为本发明实施例中的制图数据调度子系统结构示意图；
图4为本发明实施例中的制图数据渲染子系统结构示意图；
图5为本发明实施例中的制图数据渲染风格管理模块结构示意图；
图6为本发明实施例中的渲染样式管理子模块结构示意图；
图7为本发明实施例中的渲染字段管理子模块结构示意图；
图8为本发明实施例中的制图数据索引管理模块结构示意图；
图9为本发明实施例中的分页索引管理子模块结构示意图；
图10为本发明实施例中的地理信息概念模型管理模块结构示意图；
图11为本发明实施例中的数据渲染模块结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1：
图1为本实施例提供的基于地理信息的制图数据三维显示系统的结构示意图，如图1所示，一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，包括：制图数据引擎子系统、制图数据调度子系统、制图数据渲染子系统和制图数据空间查询子系统；所述制图数据引擎子系统：对制图数据的实体显示样式、渲染字段名称进行存储、调度、读取，对制图要素类创建数据库索引、空间索引、分页索引，并对创建后的索引进行存储、调度，对制图数据引用的空间参考进行存储、配置，对海量制图数据分要素类和数据集进行地理信息化管理；所述制图数据调度子系统：响应多线程的数据请求，根据数据请求参数使用多线程进行数据的获取；所述制图数据渲染子系统：将海量制图矢量数据以多线程调度的方式进行原样渲染显示；所述制图数据空间查询子系统：通过空间索引对制图矢量数据进行空间几何关系的逻辑分析，根据输入的空间范围，利用空间索引对制图矢量数据进行查询，将符合空间几何关系的制图数据进行应用；各个子系统的连接关系：制图数据渲染子系统通过制图数据调度子系统获取要渲染的制图矢量数据和符号化样式，制图数据调度子系统使用多个线程从制图数据引擎子系统中获取制图数据渲染子系统需要的数据，制图数据引擎子系统将制图矢量数据以地理信息数据模型的结构进行组织并将数据提供给制图数据渲染子系统进行操作，制图数据空间查询子系统基于制图数据引擎子系统对数据的组织结构和创建的空间索引对制图矢量数据进行空间几何关系的逻辑分析，根据输入的空间范围，利用空间索引对制图矢量数据进行查询，将符合空间几何关系的制图数据进行应用。
如图2所示的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，所述制图数据引擎子系统：对制图数据的实体显示样式、渲染字段名称进行存储、调度、读取，对制图要素类创建数据库索引、空间索引、分页索引，并对创建后的索引进行存储、调度，对制图数据引用的空间参考进行存储、配置，对海量制图数据分要素类和数据集进行地理信息化管理；所述制图数据引擎子系统包括：制图数据渲染风格管理模块、制图数据索引管理模块、地理信息概念模型管理模块，其中，
所述制图数据渲染风格管理模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行注册、读取；
所述制图数据索引管理模块：对制图要素类创建索引，并对创建后的索引进行存储、读取；
所述地理信息概念模型管理模块：对海量制图数据引用的空间参考进行注册、参考、配置。
如图3所示的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，所述制图数据调度子系统：响应多线程的数据请求，根据数据请求参数使用多线程进行数据的获取；制图数据调度子系统包括调度线程管理模块、调度优先级管理模块、符号化样式获取模块、数据获取模块；其中，
所述调度线程管理模块：防止访问共享数据时产生冲突，根据不同线程创建与之对应的数据调度参数与数据连接，在处理多线程数据请求时根据不同的调度线程分配相应的调度句柄；
所述调度优先级管理模块：根据调度的数据等级和距离计算调度的优先级，对优先级高的数据请求优先获取调度线程池中的调度句柄获取数据，对优先级低的数据请求滞后获取调度线程池中的调度句柄获取数据，当调度线程池中没有能用的调度句柄时，重新进行数据请求；
所述符号化样式获取模块：响应符号化样式请求，根据请求的参数获取相应的线程调度句柄，使用线程调度句柄获取制图渲染的样式以及所需的纹理数据；
所述数据获取模块：响应数据请求，根据请求的参数获取相应的线程调度句柄，使用相应的线程调度句柄从数据源获取数据。
如图4所示的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，所述制图数据渲染子系统：将海量制图矢量数据以多线程调度的方式进行原样渲染显示；制图数据渲染子系统包括：渲染图层管理模块、符号化管理模块、数据渲染模块，其中：
所述渲染图层管理模块：对要渲染的制图图层进行添加、删除操作，对制图图层进行显隐控制、过滤显示，
所述符号化管理模块：创建符号化数据请求，通过制图数据调度子系统从制图数据引擎获取符号化样式和纹理资源，对渲染数据的属性状态进行设置；
所述数据渲染模块：创建数据请求，通过制图数据调度子系统从制图数据引擎获取制图矢量数据，将制图矢量数据转换为渲染数据，通过符号化管理模块进行符号化并发送至显示设备进行渲染显示。
如图5所示的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，所述制图数据渲染风格管理模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行注册、读取；所述制图数据渲染风格管理模块包括：渲染样式管理子模块、渲染字段管理子模块；其中：
所述渲染样式管理子模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；
所述渲染字段管理子模块：对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行注册、读取。
如图6所示的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，所述渲染样式管理子模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；渲染渲染样式管理子模块包括：文字样式管理器、点样式管理器、线样式管理器、面样式管理器；其中：
所述文字样式管理器：对制图中的文字实体显示样式进行存储、调度、读取；
所述点样式管理器：对制图中的点实体显示样式进行存储、调度、读取；
所述线样式管理器：对制图中的线实体显示样式进行存储、调度、读取；
所述面样式管理器：对制图中的面实体显示样式进行存储、调度、读取。
如图7所示的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，所述渲染字段管理子模块：对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行注册、读取；渲染字段管理子模块包括：注记子要素类渲染字段管理器、点子要素类渲染字段管理器、线子要素类渲染字段管理器、面子要素类渲染字段管理器、格网子要素类渲染字段管理器，其中：
所述注记子要素类渲染字段管理器：对注记子要素类中的渲染字段名称进行注册、读取；
所述点子要素类渲染字段管理器：对点子要素类中的渲染字段名称进行注册、读取；
所述线子要素类渲染字段管理器：对线子要素类中的渲染字段名称进行注册、读取；
所述面子要素类渲染字段管理器：对面子要素类中的渲染字段名称进行注册、读取；
所述格网子要素类渲染字段管理器：对格网子要素类中的渲染字段名称进行注册、读取。
如图8所示的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，所述制图数据索引管理模块：对制图要素类创建索引，并对创建后的索引进行存储、读取；其中，所述制图数据索引管理模块包括：数据库索引管理子模块、空间索引管理子模块、分页索引管理子模块；其中：
所述数据库索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建数据库索引、对创建后的数据库索引进行存储、读取；
所述空间索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建空间索引、对创建后的空间索引进行存储、读取；
所述分页索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建分页索引，并对创建后的分页索引进行存储、读取。
如图9所示的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，所述分页索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建分页索引，并对创建后的分页索引进行存储、读取；分页索引管理子模块包括：分页几何索引管理器、分页属性索引管理器；其中：
所述分页几何索引管理器：对制图要素类中的各个子要素类的几何对象创建分页几何索引，并对创建后的分页几何索引进行存储、读取；
所述分页属性索引管理器：对制图要素类中的各个子要素类的属性创建分页属性索引，并对创建后的分页属性索引进行存储、读取。
如图10所示的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，所述地理信息概念模型管理模块：对海量制图数据引用的空间参考进行注册、参考、配置；对制图数据中不同类型实体进行单一子要素类管理，对多个单一子要素类进行整体制图要素类管理，对具有类似属性或类似用途的多个制图要素类进行数据集管理；地理信息概念模型管理模块包括：空间参考管理子模块、数据集管理子模块、要素类管理子模块、子要素类管理子模块；其中：
所述空间参考管理子模块：将制图数据引用的空间参考与已注册的空间参考进行匹配，匹配成功进行直接引用该空间参考，匹配失败则注册新的空间参考并引用该空间参考，对引用的空间参考进行注册、存储；对不同源制图数据配置与之对应的空间参考；
所述数据集管理子模块：对具有近似属性或具有近似用途的制图数据合并为一个集合进行管理，对不具有近似属性或不具有近似用途的制图数据进行单独管理；
所述要素类管理子模块：对单一制图数据或同源的多个制图数据作为同一要素类进行管理，并对单一要素类包含的子要素类进行注册、存储、管理；
所述子要素类管理子模块：对制图数据中的注记、点类实体、线类实体、面类实体、格网类实体进行独立要素管理，分别对各独立要素的渲染属性信息、图层属性信息、查询属性信息进行存储、管理、读取，对各独立要素的二维几何对象、三维几何对象进行一体化存储、管理、读取。
如图11所示的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，所述数据渲染模块：创建数据请求，通过制图数据调度子系统从制图数据引擎获取制图矢量数据，将制图矢量数据转换为渲染数据，通过符号化管理模块进行符号化并发送至显示设备进行渲染显示；所述数据渲染模块包括：数据请求器、数据转换器、数据显示器；其中：
所述数据请求器：根据要渲染的数据范围，创建制图数据请求，并添加到数据请求队列，使用多个数据请求线程向制图数据调度子系统发送数据请求；
所述数据转换器：将制图数据调度子系统返回的制图矢量数据转换成显示系统需要的渲染数据，通过符号化管理模块设置渲染数据的各种渲染状态；
所述数据显示器：通过显示设备接口，将渲染数据发送到显示设备，设置显示设备的渲染状态，进行渲染显示。
具体实施例中，所述实体要素显示样式包括：文字实体显示样式、点实体显示样式、线实体显示样式、面实体显示样式。
具体实施例中，所述制图要素类中的各子要素类包括：注记子要素类、点子要素类、线子要素类、面子要素类、格网子要素类。
具体实施例中，所述索引包括数据库索引、空间索引、分页索引。
具体实施例中，所述分页索引包括：分页几何索引、分页属性索引。
具体实施例中，所述数据源包括：数据文件、Firebird数据库、Oracle数据库、MySQL数据库、MS SQL Server数据库。
具体实施例中，所述制图图层包括：点图层、线图层、面图层、注记图层。
具体实施例中，所述渲染状态包括点的颜色和大小，线的颜色、宽度、样式和纹理，面的颜色和填充样式，文字的字体、大小、颜色的渲染。
具体实施例中，所述对符合空间几何关系的制图数据进行应用包括：高亮显示、属性显示、数据纠正、空间分析。
下面以一个具体实施案例来详细阐述应用本系统对海量dwg数据的地理概念模型管理和快速原样显示。
制图数据引擎子系统根据数据库连接信息创建新的数据源，并新建制图数据渲染风格管理元数据表和制图数据地理信息概念模型元数据表。其中，制图数据渲染风格管理元数据表包括注记渲染样式元数据表、点渲染样式元数据表、线渲染样式元数据表、面渲染样式元数据表、注记要素渲染字段元数据表、点要素渲染字段元数据表、线要素渲染字段元数据表、面要素渲染字段元数据表、格网要素渲染字段元数据表；制图数据地理信息概念模型元数据表包括空间参考元数据表、数据集元数据表、要素类元数据表、子要素类元数据表。
数据调度子系统响应多线程的数据请求，根据数据请求参数使用多线程获取分页索引数据和制图矢量数据，并防止多线程访问冲突。
数据渲染子系统负责对要显示的制图矢量数据进行调度请求，并将获取的数据通过自动符号化功能在三维场景中进行原样渲染显示。
制图数据空间查询子系统基于制图数据引擎子系统对数据的组织结构和创建的空间索引对制图矢量数据进行空间几何关系的逻辑分析，根据输入的空间范围，利用空间索引对制图矢量数据进行查询，将符合空间几何关系的制图数据进行应用。
具体实施例中，以某地区的建筑dwg数据、道路dwg数据为例。
制图数据引擎子系统根据数据库连接信息创建新的数据源，为新建数据源创建制图数据渲染风格管理元数据表和制图数据地理信息概念模型元数据表；将制图数据使用的渲染样式和渲染字段导入到对应的元数据表中。
制图数据引擎子系统在空间参考元数据表中创建建筑dwg数据使用的空间参考记录，并在数据集元数据表中创建引用此空间参考记录的dwg数据集记录，用于存储和管理多源dwg数据，实现多源dwg数据的无缝集成。
制图数据引擎子系统创建建筑dwg数据注记子要素类、点子要素类、线子要素类、面子要素类、格网子要素类，将建筑dwg数据中的注记类实体、点类实体、线类实体、面类实体、格网类实体的属性和几何数据存储至对应的子要素类中；分别为各个子要素类添加索引并存储相关索引信息，其中添加的索引包括数据库索引、空间索引和分页索引。
数据库索引有助于提高查询效率，包括唯一值索引、主键索引和聚集索引。根据查询需要，可以分别为各个子要素类添加相关数据库索引。
空间索引可以加快矢量实体的空间查询效率。根据子要素类矢量实体数据几何坐标、空间索引起始点和网格值计算出要素的网格位置，并将网格编码进行存储到子要素要素类空间索引中。
分页索引可用于辅助提高海量数据的过滤和访问效率，其中，分页索引存储的内容包括网格编码、网格几何信息和网格属性信息。根据矢量实体数据几何坐标和属性信息、分页索引起始点和网格值，计算子要素类要素的网格位置，并将网格编码、网格几何信息、网格属性信息存储到子要素类分页索引中。网格几何信息是由位于该网格范围内的所有几何对象二进制化依次连接而成，网格属性信息是由位于该网格范围内的所有实体的属性字段值二进制化依次连接而成。
制图数据引擎子系统在要素类元数据表中创建dwg数据要素类，并注册该要素类使用的子要素类，此时dwg要素类即可作为整体类直接引用其注册的子要素类进行分析和应用，也可直接引用单个子要素类进行分析和应用。
数据调度子系统接收并存储数据渲染子系统的数据调度请求，请求的数据分为分页索引、图层符号化样式和dwg矢量数据，并且不同的数据类型以不同的线程进行处理。这些数据处理线程由调度线程管理模块进行管理并存储各类数据的连接信息和处理句柄。当接收到分页索引的数据请求时，通过数据获取模块调用制图数据引擎子系统的接口获取分页索引数据并返回给数据渲染子系统；当接收到符号化样式的数据请求时，通过符号化样式获取模块调用制图数据引擎子系统的接口获取符号化样式数据并返回给数据渲染子系统，其中，符号化的样式包括线型、字体、填充纹理等；当接收到dwg矢量数据的请求时，先由调度优先级管理模块根据调度的距离、数据的像素大小以及数据的显示级别等参数计算调度优先级，优先级高的数据通过数据获取模块调用制图数据引擎子系统的接口获取dwg矢量数据并返回给数据渲染子系统。
数据渲染子系统直接面向用户层，由使用者决定加载并显示哪些dwg矢量数据。在本实施例中以显示建筑dwg数据、道路dwg数据为例，先通过渲染图层管理模块为这两种数据分别创建用于显示的图层。创建图层后，由数据渲染模块进行渲染显示，具体过程为：通过数据请求器从数据调度子系统调度该图层的分页索引，用于dwg矢量数据请求的计算。当场景视点漫游到要显示的数据位置时，由数据请求器根据要渲染的数据范围，创建dwg矢量数据请求，并添加到数据请求队列，使用多个数据请求线程向制图数据调度子系统发送数据请求。获取到dwg矢量数据后，由符号化管理模块根据矢量数据的线型ID、字体ID、填充纹理ID等显示样式信息，通过制图数据调度子系统调度符号化样式数据。获取到符号化样式数据后，将dwg矢量数据通过数据转换器转换成显示系统需要的渲染数据，并通过符号化管理模块设置渲染数据的各种渲染状态，最终将渲染数据发送到数据显示器进行显示。数据显示器通过显示设备接口，将渲染数据发送到显示设备，设置显示设备的渲染状态，进行最终的渲染展现。通过渲染图层管理模块还可以控制每个显示图层的显示状态，可以使任何一个图层不显示；可以通过设置数据的显示范围，利用制图数据空间查询子系统进行过滤显示，可以只显示设置范围内的dwg矢量数据，也可以只显示设置范围外的dwg矢量数据。
制图数据空间查询子系统基于制图数据引擎子系统对数据的组织结构和创建的空间索引对制图矢量数据进行空间几何关系的逻辑分析：可以根据输入的空间范围，利用空间索引对制图矢量数据进行查询，将符合空间几何关系的制图数据进行显示、应用；可以根据选中的三维模型，查询出符合设置几何关系的实体数据并应用；也可以根据选中的矢量几何实体查询与选中实体满足特定空间关系的三维模型，并高亮显示。
前述的系统描述和结构示意图仅被提供作为示例性的示例且其不意在需要或隐含必须以所给出的顺序执行上述操作或各个方面的步骤。如本领域的技术人员将明白的，可以以任何顺序来执行在前述方面中的框的顺序。诸如“其后”、“然后”、“接下来”等之类的词并不意在限制操作或步骤的顺序；这些词仅用于引导读者遍历对方法的描述。此外，任何对权利要求元素的单数引用，例如，使用冠词“一”、“一个”或“该”不被解释为将该元素限制为单数。
结合本文中公开的方面描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的可交换性，上文对各种说明性的组件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了总体描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束。熟练的技术人员可以针对每个特定的应用，以变通的方式来实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应被解释为引起脱离本发明的保护范围。
本发明实施例中的系统可以有效的实现将dwg中某类要素作为单个要素类进行显示与应用；对海量dwg矢量数据进行原样显示；对海量dwg数据进行GIS化管理；多源GIS数据与dwg数据无缝集成。通过信息化手段的规范管理，为信息服务系统建设做好铺垫，在持续推进信息化基础建设中提升保障服务能力，为全面推进信息化建设提供平台支撑和信息资源的实时性、完整性做好铺垫。改变人们的生活，推动着工业生产、城市建设以及国防工业的发展，达到真正的电子信息与地理信息技术相互融合，从而实现智慧城市概念的推广与应用。
提供所公开的方面的前述描述，以使本领域的任何技术人员能够实现或使用本发明。对于本领域技术人员来说，对这些方面的各种修改将是显而易见的，并且本文定义的总体原理也可以在不脱离本发明的精神和保护范围的情况下应用于其它实施例。因此，本发明不旨在受限于本文给出的方面，而是与符合与本文公开的原理和新颖特征相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，包括制图数据空间查询子系统，其特征在于该系统还包括：制图数据引擎子系统、制图数据调度子系统、制图数据渲染子系统；所述制图数据引擎子系统：对制图数据的实体显示样式、渲染字段名称进行存储、调度、读取，对制图要素类创建数据库索引、空间索引、分页索引，并对创建后的索引进行存储、调度，对制图数据引用的空间参考进行存储、配置，对海量制图数据分要素类和数据集进行地理信息化管理；所述制图数据调度子系统：响应多线程的数据请求，根据数据请求参数使用多线程进行数据的获取；所述制图数据渲染子系统：将海量制图矢量数据以多线程调度的方式进行原样渲染显示；所述制图数据空间查询子系统：通过空间索引对制图矢量数据进行空间几何关系的逻辑分析，根据输入的空间范围，利用空间索引对制图矢量数据进行查询，将符合空间几何关系的制图数据进行应用；各个子系统的连接关系：制图数据渲染子系统通过制图数据调度子系统获取要渲染的制图矢量数据和符号化样式，制图数据调度子系统使用多个线程从制图数据引擎子系统中获取制图数据渲染子系统需要的数据，制图数据引擎子系统将制图矢量数据以地理信息数据模型的结构进行组织并将数据提供给制图数据渲染子系统进行操作，制图数据空间查询子系统基于制图数据引擎子系统对数据的组织结构和创建的空间索引对制图矢量数据进行空间几何关系的逻辑分析，根据输入的空间范围，利用空间索引对制图矢量数据进行查询，将符合空间几何关系的制图数据进行应用；
所述制图数据引擎子系统：对制图数据的实体显示样式、渲染字段名称进行存储、调度、读取，对制图要素类创建数据库索引、空间索引、分页索引，并对创建后的索引进行存储、调度，对制图数据引用的空间参考进行存储、配置，对海量制图数据分要素类和数据集进行地理信息化管理；所述制图数据引擎子系统包括：制图数据渲染风格管理模块、制图数据索引管理模块、地理信息概念模型管理模块，其中，所述制图数据渲染风格管理模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行注册、读取；所述制图数据索引管理模块：对制图要素类创建索引，并对创建后的索引进行存储、读取；所述地理信息概念模型管理模块：对海量制图数据引用的空间参考进行注册、参考、配置；对海量制图数据分要素类和数据集进行地理信息化管理；
所述制图数据索引管理模块：对制图要素类创建索引，并对创建后的索引进行存储、读取；其中，所述制图数据索引管理模块包括：数据库索引管理子模块、空间索引管理子模块、分页索引管理子模块；其中：所述数据库索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建数据库索引、对创建后的数据库索引进行存储、读取；所述空间索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建空间索引、对创建后的空间索引进行存储、读取；所述分页索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建分页索引，并对创建后的分页索引进行存储、读取；
所述分页索引管理子模块：对制图要素类中的各个子要素类创建分页索引，并对创建后的分页索引进行存储、读取；分页索引管理子模块包括：分页几何索引管理器、分页属性索引管理器；其中：所述分页几何索引管理器：对制图要素类中的各个子要素类的几何对象创建分页几何索引，并对创建后的分页几何索引进行存储、读取；所述分页属性索引管理器：对制图要素类中的各个子要素类的属性创建分页属性索引，并对创建后的分页属性索引进行存储、读取；
所述地理信息概念模型管理模块：对海量制图数据引用的空间参考进行存储、配置；对制图数据中不同类型实体进行单一子要素类管理，对多个单一子要素类进行整体制图要素类管理，对具有类似属性或类似用途的多个制图要素类进行数据集管理；地理信息概念模型管理模块包括：空间参考管理子模块、数据集管理子模块、要素类管理子模块、子要素类管理子模块；其中：所述空间参考管理子模块：将制图数据引用的空间参考与已存储的空间参考进行匹配，匹配成功进行直接引用该空间参考，匹配失败则存储新的空间参考并引用该空间参考，对不同源制图数据配置与之对应的空间参考；所述数据集管理子模块：对具有近似属性或具有近似用途的制图数据合并为一个集合进行管理，对不具有近似属性或不具有近似用途的制图数据进行单独管理；所述要素类管理子模块：对单一制图数据或同源的多个制图数据作为同一要素类进行管理，并对单一要素类包含的子要素类进行注册、存储、管理；所述子要素类管理子模块：对制图数据中的注记、点类实体、线类实体、面类实体、格网类实体进行独立要素管理，分别对各独立要素的渲染属性信息、图层属性信息、查询属性信息进行存储、管理、读取，对各独立要素的二维几何对象、三维几何对象进行一体化存储、管理、读取；
所述制图数据调度子系统：响应多线程的数据请求，根据数据请求参数使用多线程进行数据的获取；制图数据调度子系统包括调度线程管理模块、调度优先级管理模块、符号化样式获取模块、数据获取模块；其中，所述调度线程管理模块：防止访问共享数据时产生冲突，根据不同线程创建与之对应的数据调度参数与数据连接，在处理多线程数据请求时根据不同的调度线程分配相应的调度句柄；所述调度优先级管理模块：根据调度的数据等级和距离计算调度的优先级，对优先级高的数据请求优先获取调度线程池中的调度句柄获取数据，对优先级低的数据请求滞后获取调度线程池中的调度句柄获取数据，当调度线程池中没有能用的调度句柄时，重新进行数据请求；所述符号化样式获取模块：响应符号化样式请求，根据请求的参数获取相应的线程调度句柄，使用线程调度句柄获取制图渲染的样式以及所需的纹理数据；所述数据获取模块：响应数据请求，根据请求的参数获取相应的线程调度句柄，使用相应的线程调度句柄从数据源获取数据；
所述制图数据渲染子系统：将海量制图矢量数据以多线程调度的方式进行原样渲染显示；制图数据渲染子系统包括：渲染图层管理模块、符号化管理模块、数据渲染模块，其中：所述渲染图层管理模块：对要渲染的制图图层进行添加、删除操作，对制图图层进行显隐控制、过滤显示，所述符号化管理模块：创建符号化数据请求，通过制图数据调度子系统从制图数据引擎获取符号化样式和纹理资源，对渲染数据的属性状态进行设置；所述数据渲染模块：创建数据请求，通过制图数据调度子系统从制图数据引擎获取制图矢量数据，将制图矢量数据转换为渲染数据，通过符号化管理模块进行符号化并发送至显示设备进行渲染显示；
所述制图数据渲染风格管理模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行注册、读取；所述制图数据渲染风格管理模块包括：渲染样式管理子模块、渲染字段管理子模块；其中：所述渲染样式管理子模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；所述渲染字段管理子模块：对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行注册、读取。
2.根据权利要求1所述的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其特征在于：所述渲染样式管理子模块：对制图中的实体要素显示样式进行存储、调度、读取；渲染渲染样式管理子模块包括：文字样式管理器、点样式管理器、线样式管理器、面样式管理器；其中：
所述文字样式管理器：对制图中的文字实体显示样式进行存储、调度、读取；
所述点样式管理器：对制图中的点实体显示样式进行存储、调度、读取；
所述线样式管理器：对制图中的线实体显示样式进行存储、调度、读取；
所述面样式管理器：对制图中的面实体显示样式进行存储、调度、读取。
3.根据权利要求1所述的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其特征在于：所述渲染字段管理子模块：对制图要素类中的各子要素类的渲染字段名称进行存储、读取；渲染字段管理子模块包括：注记子要素类渲染字段管理器、点子要素类渲染字段管理器、线子要素类渲染字段管理器、面子要素类渲染字段管理器、格网子要素类渲染字段管理器，其中：
所述注记子要素类渲染字段管理器：对注记子要素类中的渲染字段名称进行存储、读取；
所述点子要素类渲染字段管理器：对点子要素类中的渲染字段名称进行存储、读取；
所述线子要素类渲染字段管理器：对线子要素类中的渲染字段名称进行存储、读取；
所述面子要素类渲染字段管理器：对面子要素类中的渲染字段名称进行存储、读取；
所述格网子要素类渲染字段管理器：对格网子要素类中的渲染字段名称进行存储、读取。
4.根据权利要求1所述的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其特征在于：所述数据渲染模块：创建数据请求，通过制图数据调度子系统从制图数据引擎获取制图矢量数据，将制图矢量数据转换为渲染数据，通过符号化管理模块进行符号化并发送至显示设备进行渲染显示；所述数据渲染模块包括：数据请求器、数据转换器、数据显示器；其中：
所述数据请求器：根据要渲染的数据范围，创建制图数据请求，并添加到数据请求队列，使用多个数据请求线程向制图数据调度子系统发送数据请求；
所述数据转换器：将制图数据调度子系统返回的制图矢量数据转换成显示系统需要的渲染数据，通过符号化管理模块设置渲染数据的各种渲染状态；
所述数据显示器：通过显示设备接口，将渲染数据发送到显示设备，设置显示设备的渲染状态，进行渲染显示。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种基于地理信息的制图数据三维显示系统，其特征在于：所述实体要素显示样式包括：文字实体显示样式、点实体显示样式、线实体显示样式、面实体显示样式；所述制图要素类中的各子要素类包括：注记子要素类、点子要素类、线子要素类、面子要素类、格网子要素类；所述索引包括数据库索引、空间索引、分页索引；所述分页索引包括：分页几何索引、分页属性索引；所述数据源包括：数据文件、Firebird数据库、Oracle数据库、MySQL数据库、MS SQL Server数据库；所述制图图层包括：点图层、线图层、面图层、注记图层；所述渲染状态包括点的颜色和大小，线的颜色、宽度、样式和纹理，面的颜色和填充样式，文字的字体、大小、颜色的渲染；所述将符合空间几何关系的制图数据进行应用包括：高亮显示、属性显示、数据纠正、空间分析。
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| 基于Cesium的WebGIS三维客户端实现技术研究;高云成;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20160415(第4期);全文 * |
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