CN115082632A - 一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统及应用 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例提供了一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，包括：渲染层、平台层和接口层，渲染层包括渲染引擎，平台层包括二三维一体化数据组织存储模块、数据配置模块及数据渲染模块，接口层包括二三维实时联动模块、二三维标绘模块、图层管理模块、目标加载模块、空间分析模块及场景管理模块；渲染层对应平台渲染对象，平台层对应图层的数据对象和样式对象，将图层的数据对象、样式对象与平台渲染对象分离并采用空间数据缓存机制。还提供该系统在基于网页浏览器的客户端及基于非浏览器的客户端中的应用，降低二三维功能模块的耦合度，提升了平台的易用性、扩展性和维护性，减少开发工作量，提高系统开发、数据加载和渲染效率以及可视化效果。

Description

一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统及应用

技术领域

本公开涉及信息显示和处理处理领域，尤其涉及一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统及应用。

背景技术

三维GIS在展示效果和分析决策方面有着二维GIS无法比拟的优势。三维GIS无需投影即可描述真实世界面貌，可表达二维GIS无法表达的地物和自然现象，且更加形象、直观，有利于将GIS推向大众化；在空间分析上，三维GIS不仅能完全集成二维的空间分析功能，还能突破空间信息在二维平面中单调展示的束缚，为信息判读和空间分析提供了更好的途径，也可为各行业提供更直观的辅助决策支持。但是，一方面，从20世纪60 年代就发展起来的二维GIS在功能、性能、数据、应用等方面无疑是新老 GIS客户难以割舍的部分，二维GIS具有简单的数据模型、大量宝贵的空间数据、丰富的地图制图功能、多种多样的查询、分析决策方法、成熟的业务应用流程，这些都注定了在相当一段时间内，以可视化为主的三维GIS 难以完全取代二维GIS；第二方面，与二维GIS相比，三维空间数据的获取成本更为昂贵，尤其是大规模的三维场景建模；第三方面，三维数据模型相对与二维更为复杂，导致基于三维的空间查询和分析功能的算法效率较低；第四方面，由于网络传输、海量数据管理的限制，三维GIS尚未达到“实时”的要求。

在商业GIS平台中，国内比较有代表性的GIS平台有超图GIS平台。超图GIS能够将三维模型和二维矢量、地形、影像存储到完全统一的数据库中，巧妙地利用了二三维一体化的能力，通过配套矢量底面与倾斜摄影模型进行关联，实现对建筑的单体化选择，并支持查询分析功能。但目前超图的二三维一体化GIS平台是一套桌面端软件，在Web端只提供了二维和三维的sdk，并未实现二三维一体化GIS平台。国外GIS平台有SkyLine 产品系列(TerraExplorer、TerraGate、TerraBuilder)。SkyLine是一套三维数字地球平台软件，可以利用海量的遥感航测影像数据、数字高程数据以及其他二三维数据搭建出一个对真实世界进行模拟的三维场景，然而其仍然未实现二三维一体化。在开源二三维GIS平台中，典型代表是 Openlayers和Cesium。OpenLayers是一个用于开发WebGIS客户端的 JavaScript包，是一套成熟的二维WebGIS平台，可以为HTML5 Canvas提供硬件3D加速渲染，Web开发人员就可以借助系统显卡在浏览器里更流畅地展示3D场景和模型，同时创建复杂的导航和数据视觉化，可以用简单的图片地图作为背景图，与其他的图层在OpenLayers中进行叠加。Cesium采用JavaScript编写的基于WebGL的地图引擎，是一款面向三维地球和地图的JavaScript开源产品，支持三维地球(3D)，二维地图(2D)以及 2.5D哥伦布视图(2.5D)，但是其内部虽然实现了二维地图显示模式，但对于二维地图视图采用的是三维地图在平面的投影，内部实现机制比较复杂，模块耦合性较高，开发难度较大，不利于功能的扩展，在显示层面，Cesium对于地图的渲染效果相比纯二维地图平台具有明显差异，如贴地线的绘制效果、文字渲染效果、抗锯齿效果等都不是很理想。

目前二三维一体化GIS平台的实现模式大致分为两种：

(1)将二三维视图及功能集成到一起，对外提供一套统一的sdk开发包；由于二维GIS和三维GIS本身是一个庞大且复杂的体系架构，涉及到数据组织管理、数据调度渲染、投影坐标系统等方面的内容，若将二维和三维GIS集成到一个体系框架中，会导致软件功能模块耦合度较大、系统扩展性和易用性较低，同时系统维护难度和开发难度也较大；

(2)分别提供一套三维平台sdk、一套二维的sdk，用户自己构建二三维一体化GIS应用平台；由于二维地图和三维平台是独立的开发平台，可以弥补集成模式中的缺点，但是由于sdk是两套，用户需要自行创建二维地图和三维场景，然后在进行二三维视角绑定、数据加载等相关功能的开发，从而造成功能沉余。

基于二维和三维GIS各自的优势，最优的方案是在一个系统中同时包含二维和三维的功能，因此如何最大限度地充分利用已有的二维和三维数据及功能，构建一套二三维一体化GIS平台，使得二维GIS与三维GIS进行集成并实现联动，从而实现在统一框架体系下两者的优势互补已成为正待解决的问题。

发明内容

本公开提供了针对以上问题，提供基于WebGL技术的二三维一体化GIS 平台的构建与设计方法，从而在同一个框架体系下能够完成二三维一体化数据组织存储模型设计(地图文档)、一体化数据渲染调度设计以及一体化视角实时联动方法设计。

根据本公开的第一方面，提供了一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，包括：

渲染层、平台层和接口层，所述渲染层包括渲染引擎，所述平台层包括二三维一体化数据组织存储模块、数据配置模块以及数据渲染模块，所述接口层包括二三维实时联动模块、二三维标绘模块、图层管理模块、目标加载模块、空间分析模块以及场景管理模块；所述渲染层对应平台渲染对象，所述平台层对应图层的数据对象和样式对象，将图层的数据对象、样式对象与平台渲染对象分离，并采用空间数据缓存机制。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述二三维实时联动模块基于二维地图的拾取对距离和面积进行量测，基于场景中的三维地形图和所述渲染引擎的贴地模式和空间模式，对贴地距离、面积、空间距离和空间面积进行量测；

所述二三维标绘模块基于二维地图上选择点、线、面要素进行标绘，从而在相应的三维平台将对应的标绘数据以贴地的模式进行联动展示；

所述图层管理模块基于二维的空间查询，在二维地图上进行展示，同时在三维平台上将符号化的图标以三维方式直观展现，快速构建POI结果的三维场景；

所述目标加载模块通过调用统一坐标系统的二维和三维地图服务，加载二维地图服务和三维场景服务，从而进行二维和三维一体化展示；

所述空间分析模块基于场景的高程信息以及三维场景模型，通过拾取点的高程信息，对不同点位进行通视分析；基于拾取中心点以及选择的范围，对可视区域结果进行动态分析，并将所述动态分析的结果在二维图上生成矢量数据，基于矢量数据指导指挥决策；

所述场景管理模块包括二三维路径规划、二三维轨迹数据分析以及二三维模型实时监控功能模块，基于所述空间分析模块获得的通视分析和矢量数据的查询，将所述查询的结果在三维地图场景中进行展示。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述渲染引擎同时用于二维数据和三维数据。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述渲染引擎为Openlayers和Cesium。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述二三维一体化数据组织存储模块基于二三维一体化数据组织存储模型建立，用于将用户加载的空间数据配置信息、文档元数据信息、显示样式信息、地图和场景配置信息等相关数据进行序列化存储。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，采用地图文档结构对二三维地图数据进行统一组织管理，包括：

(1)空间数据配置信息：由用户加载；

(2)文档元数据信息：用于存储地图文档的相关元数据信息，包含作者、文档版本号、扩展信息；其中，扩展信息是一个json对象，用户可以通过该字段进行属性的扩展；

(3)显示样式信息，包括：

图层组：通常为地图图层组，用于存储地图图层数据对象和图层组对象；层组是一个数组对象，可以添加任意图层，也可以嵌套添加图层组和图层数据对；

标绘组：用于存储用户标绘的数据对象；

样式组：用于存储系统显示样式信息，是一个数组对象，图层数据对象通过样式id进行显示样式的关联，渲染接口通过图层对象以及对于的样式信息进行二三维一体化渲染；

(3)地图和场景配置信息：用于存储二维地图配置、三维场景配置以及二三维一体化视图配置的相关信息。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述二三维一体化数据组织存储模块包括loadProject和saveProject两个接口，用户通过调用loadProject和saveProject两个接口，实现二维地图数据、三维场景数据的一键式保存和加载。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述渲染引擎采用一体化数据渲染调度方法进行数据渲染，所述一体化数据渲染调度方法包括：

初始化一个图层，所述图层中包含图层的数据配置信息和显示样式信息；其中，所述图层的数据配置信息包含图层的id、名称、url地址、数据类型、渲染类型等相关图层初始化参数；所述显示样式信息包含样式id，图层在初始化时所述样式id初始化图层的渲染样式信息；

调用request方法以请求图层数据，对所有所述图层数据的请求通过 TileCache的缓存机制进行统一维护和管理；

调用update方法更新所述图层，包括：所述Openlayers调用所述图层的Render2D接口进行二维地图对象的渲染，所述Cesium调用所述图层的 Render3D接口进行三维场景数据的渲染。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述二三维实时联动模块基于二三维一体化实时联动方法，所述二三维一体化实时联动方法包括：

当二维视图发生变化后，判断是否需要更新三维场景相机视角，并根据判断结果进行如下处理；

如果需要更新三维场景相机视角，调用镜头更新函数对三维场景视角进行更新并触发镜头变化事件；

如果不需要更新三维场景相机视角，直接返回；

当三维视角发生变化后判断是否需要更新二维地图视角，并根据判断结果进行如下处理；

如果需要更新二维地图视角，调用updateView函数对所述二维地图视角进行更新，否则直接返回；二维地图视角更新完成后会触发地图视角变化事件。

根据本公开的第二方面，提供了一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统在基于网页浏览器的客户端中的应用。

根据本公开的第三方面，提供了一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统在基于非浏览器的客户端中的应用。

本发明的有益效果：

基于本发明的基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统及其在网页浏览器和非浏览器的客户端的应用，取得了如下有益效果：

(1)采用插件式的框架以Openlayers、Cesium作为底层渲染引擎进行二三维一体化GIS平台涉及，极大降低了二三维功能模块的耦合度，减少了二三维一体化应用开发工作量，提高系统开发效率，从而提升了平台的易用性、扩展性和维护性；

(2)采用地图文档结构对二三维地图数据进行统一组织管理，极大的减少了二三维一体化应用开发工作量，提高了系统的开发效率；

(3)图层的数据对象、样式对象与平台渲染对象分离，采用空间数据缓存机制，提高了平台数据加载和渲染效率；

(4)采用二三维一体化实时联动机制及对应的联动方法，提高了二三维一体化可视化效果。

应当理解，发明内容部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。

附图说明

结合附图并参考以下详细说明，本公开各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。附图用于更好地理解本方案，不构成对本公开的限定在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：

图1示出了根据本公开的实施例的基于WebGL的二维和三维一体化 GIS系统架构图；

图2示出了根据本公开的实施例的基于WebGL的二维和三维一体化 GIS系统中二三维一体化数据组织存储模型；

图3示出了根据本公开的实施例的基于WebGL的二维和三维一体化 GIS系统中二三维数据一体化渲染调度机制原理图；

图4示出了根据本公开的实施例的基于WebGL的二维和三维一体化 GIS系统中二三维实时联动方法流程图。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的全部其他实施例，都属于本公开保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在 A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

如图1所示，提供了一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS 系统，包括：

渲染层、平台层和接口层，所述渲染层包括渲染引擎，所述平台层包括二三维一体化数据组织存储模块、数据配置模块以及数据渲染模块，所述接口层包括二三维实时联动模块、二三维标绘模块、图层管理模块、目标加载模块、空间分析模块以及场景管理模块。

渲染层对应平台渲染对象，平台层对应图层的数据对象和样式对象，将图层的数据对象、样式对象与平台渲染对象分离，采用空间数据缓存机制，提高了平台数据加载和渲染效率。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，

所述二三维实时联动模块基于二维地图的拾取对距离和面积进行量测，基于场景中的三维地形图和Cesium.js中的Scene的贴地模式和空间模式，对贴地距离、面积、空间距离和空间面积进行量测；

所述二三维标绘模块基于二维地图上选择点、线、面要素进行标绘，从而在相应的三维平台将对应的标绘数据以贴地的模式进行联动展示；

所述图层管理模块基于二维的空间查询，在二维地图上进行展示，同时在三维平台上将符号化的图标以三维方式直观展现，快速构建 POI结果的三维场景；

所述目标加载模块通过调用统一坐标系统的二维和三维地图服务，加载二维地图服务和三维场景服务，从而进行二维和三维一体化展示；

所述空间分析模块基于场景的高程信息以及三维场景模型，通过拾取点的高程信息，对不同点位进行通视分析；基于拾取中心点以及选择的范围，对可视区域结果进行动态分析，并将所述动态分析的结果在二维图上生成矢量数据，基于矢量数据指导指挥决策；

所述场景管理模块包括二三维路径规划、二三维轨迹数据分析以及二三维模型实时监控功能模块，基于所述空间分析模块获得的通视分析和矢量数据的查询，将所述查询的结果在三维地图场景中进行展示。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述渲染引擎同时用于二维数据和三维数据，本实施例中采用 Openlayers和Cesium；当然本领域技术人员也可以选择其他适当的能同时用于二维和三维数据的渲染引擎。采用插件式的框架，以 Openlayers和Cesium作为底层渲染引擎，进行二三维一体化GIS平台设计，极大降低了二三维功能模块的耦合度，减少了二三维一体化应用开发工作量，提高系统开发效率，从而提升了平台的易用性、扩展性和维护性。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述二三维一体化数据组织存储模块基于二三维一体化数据组织存储模型建立，用于将用户加载的空间数据配置信息、文档元数据信息、显示样式信息、地图和场景配置信息等相关数据进行序列化存储。采用地图文档结构对二三维地图数据进行统一组织管理，极大的减少了二三维一体化应用开发工作量，提高系统的开发效率。具体如图2 所示。

包括：

(1)DataConfig(空间数据配置信息)：由用户加载；

(2)Metal(文档元数据信息)：用于存储地图文档的相关元数据信息，包含author(作者)，version(文档版本号)，extention(扩展信息)。其中，extention(扩展信息)是一个json对象，用户可以通过该字段进行属性的扩展；

(3)DataStyle(显示样式信息)，包括：

layerGroup(图层组)：通常为地图图层组，用于存储地图图层数据对象和图层组对象。图层组是一个数组对象，可以添加任意图层，也可以嵌套添加图层组和图层数据对象layerItems；

graphicGroup(标绘组)：用于存储用户标绘的数据对象；

styleGroup(样式组)：用于存储系统显示样式信息，是一个数组对象，图层数据对象通过样式id进行显示样式的关联，渲染接口通过图层对象以及对于的样式信息进行二三维一体化渲染；

(3)config(地图和场景配置信息)：用于存储二维地图配置、三维场景配置以及二三维一体化视图配置的相关信息。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述二三维一体化数据组织存储模块包括loadProject和saveProject 两个接口，用户通过调用loadProject和saveProject两个接口，实现二维地图数据、三维场景数据的一键式保存和加载。类似于Word文档一样，可以将文档中的文字对象、图片对象、绘图对象等对象保存为doc或docx文件，这种存储方式便于地图数据和三维场景的传输和共享。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述渲染引擎采用一体化数据渲染调度方法进行数据渲染，这是因为框架底层渲染层采用的是Openlayers和Cesium引擎进行二三维各自数据对象的渲染。在数据请求上，对于同一个数据对象的加载显示，二维和三维需要分别请求数据对象，然后在进行各自的渲染，这样就会造成同一个数据会请求两遍，导致网络资源浪费、渲染效率低下。在渲染效果上，要保证二三维渲染效果的一致，需要进行二三维符号系统共享，样式的统一配置。因此为了解决上述问题，平台采用如图 3所示二三维数据一体化渲染调度方法。所述一体化数据渲染调度方法包括：

初始化一个图层，所述图层中包含图层的数据配置信息和显示样式信息；其中，所述图层的数据配置信息包含图层的id、名称、url地址、数据类型、渲染类型等相关图层初始化参数；所述显示样式信息包含样式id，图层在初始化时所述样式id初始化图层的渲染样式信息；

调用request方法以请求图层数据，对所有所述图层数据的请求通过TileCache的缓存机制进行统一维护和管理；

调用update方法更新所述图层，包括：所述Openlayers调用所述图层的Render2D接口进行二维地图对象的渲染，所述Cesium调用所述图层的Render3D接口进行三维场景数据的渲染。

当采用一体化数据渲染调度方法对二维地图对象和三维场景下的所有图层数据渲染完毕后，采用相似原理的二三维实时联动模块进行二维和三维图像渲染后的协调显示，从而提升二三维一体化的可视化效果。

如图4所示，如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述二三维实时联动模块基于二三维一体化实时联动方法，提升二三维一体化可视化效果，所述二三维一体化实时联动方法包括：

当二维视图的视角发生变化后(ViewChanged)，判断是否需要更新三维视图，并根据判断结果进行如下处理；

如果需要更新三维视图，则调用镜头更新函数(UpdateCamera) 更新三维视图，然后调用镜头变化函数(cameraChanged)对三维场景视角进行更新并触发镜头变化事件；

如果不需要更新三维场景相机视角，直接返回(Return)并结束；

当三维视角发生变化后判断是否需要更新二维视图，并根据判断结果进行如下处理；

如果需要更新二维视图，则更新二维视图，并调用视角更新函数 (updateView)对二维视图进行更新，调用视角变化函数(viewChanged) 对二维地图视角进行更新，否则直接返回并结束。二维地图视角更新完成后会触发地图视角变化事件。

实施例二

提供了一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统在基于网页浏览器的客户端中的应用。

实施例三

提供了一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统在基于非浏览器的客户端中的应用。

本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/ 或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。

用于实施本公开的方法的程序代码可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些程序代码可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器或控制器，使得程序代码当由处理器或控制器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。程序代码可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。

在本公开的上下文中，机器可读介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的程序。机器可读介质可以是机器可读信号介质或机器可读储存介质。机器可读介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。

为了提供与用户的交互，可以在计算机上实施此处描述的系统和技术，该计算机具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，CRT(阴极射线管)或者LCD(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给计算机。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入) 来接收来自用户的输入。

可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网(LAN)、广域网(WAN)和互联网。

计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，也可以为分布式系统的服务器，或者是结合了区块链的服务器。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发公开中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本公开公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本公开保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本公开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本公开保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，其特征在于，包括：

渲染层、平台层和接口层，所述渲染层包括渲染引擎，所述平台层包括二三维一体化数据组织存储模块、数据配置模块以及数据渲染模块，所述接口层包括二三维实时联动模块、二三维标绘模块、图层管理模块、目标加载模块、空间分析模块以及场景管理模块；所述渲染层对应平台渲染对象，所述平台层对应图层的数据对象和样式对象，将图层的数据对象、样式对象与平台渲染对象分离，并采用空间数据缓存机制。

2.根据权利要求1所述一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，其特征在于，所述二三维实时联动模块基于二维地图的拾取对距离和面积进行量测，基于场景中的三维地形图和所述渲染引擎的贴地模式和空间模式，对贴地距离、面积、空间距离和空间面积进行量测；

所述二三维标绘模块基于二维地图上选择点、线、面要素进行标绘，从而在相应的三维平台将对应的标绘数据以贴地的模式进行联动展示；

所述图层管理模块基于二维的空间查询，在二维地图上进行展示，同时在三维平台上将符号化的图标以三维方式直观直观展现，快速构建POI结果的三维场景；

所述目标加载模块通过调用统一坐标系统的二维和三维地图服务，加载二维地图服务和三维场景服务，从而进行二维和三维一体化展示；

所述空间分析模块基于场景的高程信息以及三维场景模型，通过拾取点的高程信息，对不同点位点位进行通视分析；基于拾取中心点以及选择的范围，对可视区域结果进行动态分析，并将所述动态分析的结果在二维图上生成矢量数据，基于矢量数据指导指挥决策；

所述场景管理模块包括二三维路径规划、二三维轨迹数据分析以及二三维模型实时监控功能模块，基于所述空间分析模块获得的通视分析和矢量数据的查询，将所述查询的结果在三维地图场景中进行展示。

3.根据权利要求1所述一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，其特征在于，所述渲染引擎同时用于二维数据和三维数据。

4.根据权利要求3所述一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，其特征在于，所述渲染引擎为Openlayers和Cesium。

5.根据权利要求1所述一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，其特征在于，所述二三维一体化数据组织存储模块基于二三维一体化数据组织存储模型建立，用于将用户加载的空间数据配置信息、文档元数据信息、显示样式信息、地图和场景配置信息等相关数据进行序列化存储。

6.根据权利要求5所述一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，其特征在于，采用地图文档结构对二三维地图数据进行统一组织管理，包括：

(1)空间数据配置信息：由用户加载；

(2)文档元数据信息：用于存储地图文档的相关元数据信息，包含作者、文档版本号、扩展信息；其中，扩展信息是一个json对象，用户可以通过该字段进行属性的扩展；

(3)显示样式信息，包括：

图层组：通常为地图图层组，用于存储地图图层数据对象和图层组对象；层组是一个数组对象，可以添加任意图层，也可以嵌套添加图层组和图层数据对；

标绘组：用于存储用户标绘的数据对象；

样式组：用于存储系统显示样式信息，是一个数组对象，图层数据对象通过样式id进行显示样式的关联，渲染接口通过图层对象以及对于的样式信息进行二三维一体化渲染；

(3)地图和场景配置信息：用于存储二维地图配置、三维场景配置以及二三维一体化视图配置的相关信息。

7.根据权利要求5所述一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，其特征在于，所述二三维一体化数据组织存储模块包括loadProject和saveProject两个接口，用户通过调用loadProject和saveProject两个接口，实现二维地图数据、三维场景数据的一键式保存和加载。

8.根据权利要求1所述一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，其特征在于，所述渲染引擎采用一体化数据渲染调度方法进行数据渲染，所述一体化数据渲染调度方法包括：

初始化一个图层，所述图层中包含图层的数据配置信息和显示样式信息；其中，所述图层的数据配置信息包含图层的id、名称、url地址、数据类型、渲染类型等相关图层初始化参数；所述显示样式信息包含样式id，图层在初始化时所述样式id初始化图层的渲染样式信息；

调用request方法以请求图层数据，对所有所述图层数据的请求通过TileCache的缓存机制进行统一维护和管理；

调用update方法更新所述图层，包括：所述Openlayers调用所述图层的Render2D接口进行二维地图对象的渲染，所述Cesium调用所述图层的Render3D接口进行三维场景数据的渲染。

9.根据权利要求1所述一种基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统，其特征在于，所述二三维实时联动模块基于二三维一体化实时联动方法，所述二三维一体化实时联动方法包括：

当二维视图发生变化后，判断是否需要更新三维场景相机视角，并根据判断结果进行如下处理；

如果需要更新三维场景相机视角，调用镜头更新函数对三维场景视角进行更新并触发镜头变化事件；

如果不需要更新三维场景相机视角，直接返回；

当三维视角发生变化后判断是否需要更新二维地图视角，并根据判断结果进行如下处理；

如果需要更新二维地图视角，调用updateView函数对所述二维地图视角进行更新，否则直接返回；二维地图视角更新完成后会触发地图视角变化事件。

10.一种根据权利要求1-9任一所述基于WebGL的二维和三维一体化GIS系统在基于网页浏览器的客户端中的应用或在基于非浏览器的客户端中的应用。

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