[发明专利]一种基于GPU高性能计算的三维管线实时建模方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于GPU高性能计算的三维管线实时建模方法及系统，包括：S1、获取工作区的坐标范围，统计坐标范围内的所有管点数据；S2、将所述管点数据以及管线模型等分数由CPU传输至GPU；S3、设置GPU中线程块、线程数以及维数，执行内核函数；S4、利用顶点缓冲区对象模式，通过OpenGL对工作区内的管线模型进行渲染；S5、当工作区的坐标范围改变时，重新绘制当前工作区坐标范围内的管线模型。本发明解决了现有技术中三维管线实时建模中无法实现高模型精度的问题，实现利用GPU高性能计算来进行海量管线数据的实时建模，通过减少CPU与GPU之间的数据通信，缩短运行时间，加速海量管线数据的建模工作，提升模型精细度以及建模速度。

技术领域

本发明涉及城市管线信息化领域，特别是一种基于GPU高性能计算的三维管线实时建模方法及系统。

背景技术

计算机三维可视化是计算机领域十分热门及发展迅速的方向，大多数研究都把目标集中于在计算机里构建三维的物体并在计算机屏幕上逼真的还原真实世界，在影视、游戏、军事、科研领域都有非常多的应用实例，随着计算机技术的发展给三维可视化技术带来了巨大的变革，三维可视化技术使二维的、静态的空间信息表示向三维的、动态的场景发展，导致了空间信息三维可视化成为GIS发展的重要特征之一，采用计算机进行三维可视化可以很好地解决传统信息管理技术中存在的问题。

城市管线模型三维可视化是管线信息系统中重要部分，是系统其他模块功能，比如查询、空间分析及辅助决策的基础。对于管线三维可视化，现今可视化技术的高速发展带动了管线系统可视化性能的提升。但是对于海量管线数据的三维可视化，往往存在性能瓶颈。现今大部分管线系统建模都是在CPU主机端进行管线模型顶点数据的生成，而在面对海量管线数据时，系统性能往往不是理想。

而管线模型的精细度取决于管线模型顶点的数量，数量越多则模型精细度越高，但是管线模型表面顶点的数据量越大，其在CPU与GPU之间的数据传输速度也趋于缓慢，导致管线建模速度与模型精细度不可兼得，如果追求三维管线建模的实时性必然需要牺牲部分精细度。因此急需一种既可保证模型精细度又可保证实时建模速度的三维管线建模方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于GPU高性能计算的三维管线实时建模方法及系统，旨在解决现有技术中针对海量管线数据的三维可视化存在的性能瓶颈问题，实现提升管线三维可视化性能，加速海量管线数据的建模工作，提升模型精细度以及建模速度。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种基于GPU高性能计算的三维管线实时建模方法，所述方法包括以下步骤：

S1、获取工作区的坐标范围，统计坐标范围内的所有管点数据；

S2、将所述管点数据以及管线模型等分数由CPU传输至GPU，将管点数据存放至全局存储器，将管线模型等分数存放至常量内存；

S3、设置GPU中线程块数、线程数以及维数，执行内核函数，通过每个线程执行一根管段的断面顶点坐标数据生成；

S4、利用顶点缓冲区对象模式，通过OpenGL对工作区内的管线模型进行渲染；

S5、当工作区的坐标范围改变时，重新绘制当前工作区坐标范围内的管线模型。

优选地，所述获取工作区的坐标范围具体操作为将工作区屏幕坐标转换成世界坐标，进而获取坐标范围。

优选地，所述管线模型的断面顶点坐标数据存放至GPU的全局存储器中。

本发明还提供了一种基于GPU高性能计算的三维管线实时建模系统，所述系统包括：

工作区管点统计模块，用于获取工作区的坐标范围，统计坐标范围内的所有管点数据；