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基于cesiumjs的三维空间可视化技术研究

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基于CesiumJS的三维空间可视化技术研究

作者：李智文华东师范大学

学位级别：硕士

随着人类在地表结构附近的活动日渐复杂,尤其是在我国快速的城市化与大规模基础设施建设活动下,大量密集的人工建筑物涌现在城市的地表以及浅层地下。尤其对于大型城市而言,由于城市内部土地资源的稀缺性,建筑活动存在垂直方向上不断扩... 详细信息

随着人类在地表结构附近的活动日渐复杂,尤其是在我国快速的城市化与大规模基础设施建设活动下,大量密集的人工建筑物涌现在城市的地表以及浅层地下。尤其对于大型城市而言,由于城市内部土地资源的稀缺性,建筑活动存在垂直方向上不断扩张的现象。密集且遍布地上地下的建筑、管网、洞隧、路桥给城市的空间管理不断带来新的挑战。在数字城市、智慧城市等概念发展日益成熟的当前,空间数据的管理与可视化越来越受到相关领域的关注。基于浏览器的Web平台三维空间可视化技术由于优秀的跨平台特性,以及方便易用,适用于工程、科研及面向公众等不同群体,因而成为潜力较大的三维空间可视化平台。而在面向大规模、类型复杂、且跨越地上地下的三维空间数据可视化时,现有的Web三维可视化平台仍然存在较多不足之处。本研究对***、cesiumjs、BabylonJS、Google Earth Web等现有的常见Web三维可视化平台进行了对比分析,根据其特征、设计目的、地理环境可视化潜力等因素进行综合考量,最终选取了cesiumjs这一开源JavaScript库作为展开文本研究的基础开源平台。对于垂直空间可视化的需求,针对cesiumjs无法实现地表以下空间信息可视化的问题进行探讨,并提出从地表透明化、地球内部视角以及地表影像裁剪三个角度进行改进,得到完整的地下可视化解决方案。对于大规模三维模型加载的问题,在cesiumjs现有的3D Tiles模型组织结构与层次细节加载的基础上,提出优化改进方案,包括通过模型瓦片的预加载实现更快速的三维场景浏览,以及通过基于平台差异的动态屏幕空间误差方法以解决系统在不同性能平台上的适应性问题。最终,针对上述提出的关于地下空间可视化与三维场景加载的改进方案,对开源的cesiumjs进行修改,并得到改进后的cesiumjs平台。随后基于本研究得到的改进平台进行Web GIS二次开发,初步实现了B/S结构的三维可视化系统。实现地下隧道的模拟演示以及通过倾斜摄影建模得到的校园景观环境模型的加载,验证了本研究提出的针对地下空间可视化与大规模三维场景模型加载优化方案的可行性,对Web环境下的数字城市、虚拟地球技术发展具有重要价值。

关键词：三维空间 cesiumjs 3D Tiles 地下可视化 Web平台

基于cesiumjs的Android端三维地球研究与开发

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测绘与空间地理信息 2022年第2期45卷 166-170页

作者：李想罗霄特日根长光卫星技术有限公司吉林长春130000 吉林省卫星遥感应用技术重点实验室吉林长春130000 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130000

cesiumjs作为一个能在二维和三维两个维度展示和管理动态地理数据的开源JavaScript库,为遥感领域的开发人员针对GIS应用的开发提供了一个成本更低且更易共享的解决方案。本文基于cesiumjs和Kotlin语言,在Android平台上将Android Native... 详细信息

cesiumjs作为一个能在二维和三维两个维度展示和管理动态地理数据的开源JavaScript库,为遥感领域的开发人员针对GIS应用的开发提供了一个成本更低且更易共享的解决方案。本文基于cesiumjs和Kotlin语言,在Android平台上将Android Native与Web页面相结合,研究并开发了一种集多种遥感数据产品的展示与应用为一体的开发模式,包括多种卫星产品的查看与编辑,基于任意图层的标绘与测量等功能,可以使用户更便捷地在三维地球上访问和使用遥感数据。

关键词： cesiumjs GIS应用 Android 三维地球遥感数据

基于cesiumjs和Electron框架的三维可视化信息平台构建

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湖北农业科学 2022年第7期61卷 130-134页

作者：李佳俊黄祥志赵亚萌雷国业赵小明中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京101400 中国科学院空天信息创新研究院遥感卫星应用国家工程实验室北京100020 中科空间信息廊坊研究院河北廊坊065001

介绍了cesiumjs三维地球可视化框架和Electron跨平台开发框架2种主流技术,通过工程项目的实际案例展示了二者综合应用场景并讨论二者结合的开发方法。通过案例相关核心功能的介绍,表明cesiumjs在空间数据可视化上具有丰富的功能和表现能... 详细信息

介绍了cesiumjs三维地球可视化框架和Electron跨平台开发框架2种主流技术,通过工程项目的实际案例展示了二者综合应用场景并讨论二者结合的开发方法。通过案例相关核心功能的介绍,表明cesiumjs在空间数据可视化上具有丰富的功能和表现能力,利用Electron技术扩展了WebGIS应用对本地数据的支持,从而为构建灵活、高效且流畅的三维可视化信息平台提供了新模式和新方法。

关键词：三维地球 cesiumjs Electron 数据可视化五层十五级

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基于cesiumjs的空管系统三维显示技术与应用

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电子技术与软件工程 2022年第16期 233-236页

作者：付燕丽何聪刘阳冯军四川九洲空管科技有限责任公司四川省绵阳市621000

本文为了在网页上展示空管系统的三维空间数据,结合web图形库(Web Graphics Library,WebGL)可视化、云平台、三维空间数据管理等技术,介绍了基于cesiumjs搭建WebGIS显示平台的思路和方法。显示平台的显示要素包括三维背景图层、三维模... 详细信息

本文为了在网页上展示空管系统的三维空间数据,结合web图形库(Web Graphics Library,WebGL)可视化、云平台、三维空间数据管理等技术,介绍了基于cesiumjs搭建WebGIS显示平台的思路和方法。显示平台的显示要素包括三维背景图层、三维模型、空管基础图层、航迹和标图,本文分析了技术路线、研究了实现方案、进行了基础的应用,对WebGIS仿真项目具有借鉴意义。

关键词： cesiumjs 可视化 WebGIS 云平台

Implementation of a 3D WebGIS for Dynamic Geo-Referencing of 3D Tiles on the Virtual Globe

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Journal of Geographic Information System 2023年第5期15卷 440-457页

作者： Kyongil Woo Adrian Onsen Wonsok Kim Institute of Remote Sensing and Geoinformatics Academy of Science Pyongyang Democratic People’s Republic of Korea

Needs for real-time interactive visualization of 3D Tiles for massive 3D content on the web-based virtual globe is rapidly increasing, and to achieve this goal, 3D Tiles needs to be correctly geo-referenced to other geospatial data on a web-based virtual globe. It is possible to generate 3D Tiles from different kinds of spatial data through various software tools. However, due to various factors the 3D Tile datasets are often poorly or not at all geo-referenced. To tackle this issue, we propose a new 3D WebGIS framework that facilitates dynamic geo-referencing 3D Tiles on the cesiumjs virtual globe.

关键词： 3D Tiles 3D WebGIS cesiumjs Geo-Referencing Virtual Globe

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一种大场景Web三维注记可视化技术

测绘通报 2020年第7期 130-133页

作者：周友生倪慧珠王杰栋孔晖浙江省第二测绘院浙江杭州311100

针对目前大场景Web三维电子地图侧重模型展示、轻海量三维注记展示,不能很好地为用户提供地图语义信息的问题,本文提出了一种面向大场景Web三维的注记可视化技术,较好地实现了海量注记在三维电子地图上的立体、逐层级展示,为三维电子地... 详细信息

针对目前大场景Web三维电子地图侧重模型展示、轻海量三维注记展示,不能很好地为用户提供地图语义信息的问题,本文提出了一种面向大场景Web三维的注记可视化技术,较好地实现了海量注记在三维电子地图上的立体、逐层级展示,为三维电子地图增加了明确的语义指引。基于浙江省新型基础测绘成果的三维展示试验结果表明,所提技术能够便捷地构建三维注记LOD模型,提供三维电子地图注记服务,提升三维电子地图注记效率,其研究成果可应用于天地图、自然资源空间基础信息平台、不动产登记平台等领域。

关键词： Web三维注记细节层次模型大场景三维电子地图 cesiumjs

轻量级时空数据管理WebGIS平台关键技术研究

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轻量级时空数据管理WebGIS平台关键技术研究

作者：胡桃英山东理工大学

学位级别：硕士

随着现代科技的迅速发展,人们采集和获取空间数据的能力和手段日益丰富,为测绘工作带来极大便利的同时,使得测绘地理信息数据呈指数级、爆炸性增长,“数据孤岛”现象频现,难以实现数据的统一管理和分发共享。针对这个问题,本文基于GDAL... 详细信息

随着现代科技的迅速发展,人们采集和获取空间数据的能力和手段日益丰富,为测绘工作带来极大便利的同时,使得测绘地理信息数据呈指数级、爆炸性增长,“数据孤岛”现象频现,难以实现数据的统一管理和分发共享。针对这个问题,本文基于GDAL库,采用RESTful服务架构,结合My SQL数据库,基于C++核心代码封装定制了典型的空间分析算法,实现了轻量级时空数据管理Web GIS平台,并设计实现了多源、多时态、多尺度的电子地图瓦片数据混搭。本文的主要内容包括:(1)传统的GIS平台集成了数量众多的空间分析算法,受平台和技术限制,大部分商业GIS软件平台的算法可移植性较差,难以在Web应用环境下实现灵活封装和调用。本文对基于标准C++语言GIS内核的跨语言封装技术进行了深入研究,底层以兼顾高效性和安全性的标准C++代码编写典型的空间分析算法,研究多语言封装、跨平台算法设计,实现Web环境下典型空间分析算法接口的复用和移植,将典型的空间分析算法灵活集成至轻量级Web平台。(2)各类GIS和遥感工程应用中,地图底图数据可能在空间覆盖的齐备性、时间覆盖的完整性、不同比例尺级别数据的完备性等多个方面存在问题,无法实现地图底图的定制和扩展。本文研究了TMS(Tile Map Service,瓦片地图服务)规范下的瓦片数据组织规则。研究了多源、多时态、多尺度电子地图瓦片数据的混搭组织原理和方法,并基于开源Web GIS平台Cesium JS对该方法进行了验证,实现了多源、多时态、多尺度地图底图瓦片数据的灵活混搭组织和扩展。(3)现有的时空数据来源多样,海量测绘地理信息数据难以实现统一的整合、存储和管理。本文采用RESTful架构风格,使用My SQL数据库存储地理信息元数据,设计研发了GSDC(Geospatial Data Cloud)开放式GIS工具集,并封装形成定制化时空数据计算服务应用于Web平台,采用内外网物理隔离下的数据通信技术,最终实现了用户管理、数据上传、存储、查询检索、分发共享于一体的轻量级时空数据管理Web GIS平台。本文通过对多语言封装、跨平台算法设计的研究,设计了GSDC开放式GIS工具集,实现了基于Web平台的定制化时空数据计算服务和调用。基于时空数据管理的关键技术,以智慧淄博时空信息云平台为例,实现了时空数据的入库、存储、管理、共享、应用,实现了对海量时空数据的高效管理,对“智慧城市”建设和经济社会发展具有一定的理论研究意义和实际应用价值。

关键词：时空数据瓦片混搭跨语言封装 RESTful cesiumjs

北斗卫星导航系统空间段和地面段数据集成与星地信息可视化

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北斗卫星导航系统空间段和地面段数据集成与星地信息可视化

作者：陈心兰华东师范大学

学位级别：硕士

北斗导航卫星系统作为中国独立研发并建设的卫星导航系统,目前仍然处在建设中,其复杂的星座结构以及随时间动态变化的星地空间信息交互,使得领域专家对该系统的测运控一体化和日常业务管理提出了极大的挑战和更高的要求,也对社会公众认... 详细信息

北斗导航卫星系统作为中国独立研发并建设的卫星导航系统,目前仍然处在建设中,其复杂的星座结构以及随时间动态变化的星地空间信息交互,使得领域专家对该系统的测运控一体化和日常业务管理提出了极大的挑战和更高的要求,也对社会公众认识和理解北斗卫星导航系统增添了难度。目前对于北斗卫星导航系统的模拟仿真,普遍做法是在ArcGIS、STK等专业软件基础上进行二次开发,但这种方式需要本地安装大型复杂软件,对计算机的性能有较高要求,而且开发门槛较高,受众较少。除此之外Web环境下的北斗卫星导航模拟与可视化系统,需安装各种插件,且主要是对空间段进行模拟分析,不涉及地面段以及展现空间段和地面段复杂动态时变星地信息,更不具备卫星轨道确定、轨道预报、测控站跟踪预报、星间链路等较专业功能。因此采用基于Web的方式来集成北斗导航系统空间段和地面段的信息管理以及星地信息的可视化,具有重要的意义。本论文主要研究北斗卫星导航系统空间段和地面段数据集成与星地信息的可视化。本系统采用cesiumjs作为虚拟地球平台,利用TLE/SGP4模型计算北斗导航卫星运行轨道等相关信息,并将计算结果按照CZML文件格式存储,实现二三维北斗导航卫星动态可视化;利用Web Service改造航天专业分析模块,集成导航卫星轨道确定、轨道预报、地面站跟踪预报、星间链路等功能,从空间段和地面段对北斗卫星导航系统进行数据集成和星地信息的可视化模拟。本系统全面反映北斗导航卫星与地面测控站的关系,集成了测控站信息管理及可视化、导航卫星轨道确定、导航卫星轨道预报、测控站跟踪预报等功能。用户在任何支持WebGL渲染技术的联网浏览器上均可访问本系统,从而增强对北斗卫星导航系统的认识,提高分析交流的效率。

关键词：北斗卫星导航系统 cesiumjs CZML 模拟

气象时空大数据三维可视化及其畜牧气象应用研究

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气象时空大数据三维可视化及其畜牧气象应用研究

作者：万家权南京信息工程大学

学位级别：硕士

气象数据可视化是气象服务中的重要一环,也是气象信息呈现的最终载体。基于WebGIS的三维气象数据可视化一直是气象数据可视化的重要形式之一,但随着气象实况监测、气象预报技术的快速提升,气象数据观测密度、频率越来越高、气象预报越... 详细信息

气象数据可视化是气象服务中的重要一环,也是气象信息呈现的最终载体。基于WebGIS的三维气象数据可视化一直是气象数据可视化的重要形式之一,但随着气象实况监测、气象预报技术的快速提升,气象数据观测密度、频率越来越高、气象预报越来越精细,进而使得气象数据体量增加、时间序列更新频率加快。现有WebGIS三维引擎无法实现大体量气象时空数据的流畅、高效渲染展示,在加载后或导致浏览器崩溃,或者致使整个交互场景卡顿,无法进行流畅的交互操作,不能较好的满足实际应用需求。本论文提出了在cesiumjs中实现自定义WebGL图层,将气象数据按不同的气象可视化形式构建WebGL数据集,并使用cesiumjs自定义WebGL图层进行加载展示的方法实现气象时空大数据的高性能加载与展示,从而较好的解决了上述问题,提升了气象大数据三维可视化的技术能力。本论文主要研究成果如下:（1）基于cesiumjs实现了Web端三维地理信息场景的构建,为气象时空大数据三维可视化研究提供了基础地理信息场景支持。（2）研究掌握了cesiumjs中自定义WebGL图层技术、图层数据时序动画更新技术,为气象时空大数据三维可视化研究提供了可行的技术依据。（3）创新实现了自动站数据的站点填色WebGL数据集构建,格点数据的格点拉伸、三维流线场、三维等值面、多层格点切片WebGL数据集构建,明确了不同气象数据实现不同可视化形式的WebGL数据集构建流程与方法,成功解决了气象时空大数据三维可视化的渲染性能问题,并为后续深入研究提供了明确的技术路线指引。（4）将论文研究的气象时空大数据三维可视化技术成果应用到实际项目中,设计与开发了呼伦贝尔智慧气象服务平台,较好的实现了呼伦贝尔气象数据三维可视化展示以及牧草返青期预报、牧草饱青期预报、牲畜膘情抓膘等级预报、家畜抓绒剪毛期预报等功能。

关键词：气象三维可视化时空大数据 cesiumjs WebGL 气象服务