[发明专利]一种多源三维城市模型的可视化融合系统

说明书

本发明公开了城市数字化系统技术领域的一种一种多源三维城市模型的可视化融合系统，包括HBase分布式数据库，处理单元，融合单元，检索/索引单元，Web浏览器和用户端，将标准化的CityGML三维城市模型，OSM数据以及Collada三维建筑模型整合起来，用HBase分布式数据库对其进行存储和管理，并为其设计了全新的row key便于快速地检索和索引，同时利用MapReduce并行计算框架和Hadoop平台实现了针对城市模型中建筑物的综合简化算法，最终将多源数据集成融合在浏览器中可视化，实验结果显示为HBase设计的row key在检索时较大的提升了检索效率，提出的综合简化算法也能有效降低三维城市模型的复杂度，同时不会过多的削弱其视觉效果，生成的简化模型可以用于用户端的可视化应用。

技术领域

本发明涉及城市数字化系统技术领域，具体为一种多源三维城市模型的可视化融合系统。

背景技术

在人类社会中，城市占据着重要的地位。2015年底中央城市工作会议指出:“要加强城市管理数字化平台建设和功能整合，建设综合性城市管理数据库，发展民生服务智慧应用。”为此，需要建立并完善城市数字化基础设施，其中城市三维模型作为城市数字化基础设施中重要的组成部分有着广泛的应用，比如城市规划，环境监控，空间信息分析等。在这些不同的应用需求中，城市三维模型可以作为底图，承载上层应用，展示领域数据，比如地理信息，道路交通，人口分布，空气环境质量等都可以整合到三维城市模型中。目前，许多城市创建了官方的三维模型。比如德国柏林在2009年3月发布出了它们的三维城市模型，它包含474000个带有纹理的建筑模型，分布在857平方公里地域范围中。然而，随着三维城市模型数量和种类爆炸式的增长，如何有效地存储和管理好海量、多源、结构复杂的三维模型并对其高效地分析处理以便为上层不同领域应用提供数据支撑，是目前亟待解决的问题。

大数据作为近年来高速发展的新技术，已经在互联网，人工智能等领域取得了令人瞩目的成果，并逐步渗透到了各个行业。在当前的三维城市模型研究工作中，各种复杂类型数据的采集、挖掘、处理、分析与应用都与信息社会的“大数据”不谋而合。传统上，三维模型数据往往是存储于文件(CityGML或Collada)或者对象关系型数据库 (Oraclespatial，PostGIS或3DCityDB)中，但关系型数据库在海量数据的管理中面临许多问题，包括高并发读写、难扩展等。要想解决上述难题与挑战，离不开现代“大数据”处理的新技术和新理念。

索引和检索技术是实现有效的数据存储与管理的关键技术。2002 年，之前有提出一种管理三维模型数据的方法，使用文字语义来影射三维模型数据。用户可以通过输入一个词或者一句话来搜索三维模型数据或三维模型场景，也因此实现了Wordseye软件。在根据形状检索三维模型的研究中，具有较大影响力的有美国普林斯顿大学提供的三维形状搜索引擎(3DModelSearchEngine)和台湾大学提供的三维形状检索系统(3DModelRetrievalSystem)等。针对CityGML开源三维城市模型数据，Felix在对象关系型数据库3DCityDB中实现了CityGML 三维模型的数据管理。然而，以CityGML为存储格式的三维模型是十分复杂的，它能在数据库中产生上百张表，随之带来的缺点是通用性很差，数据库中大部分的表不能被其他应用所使用。但是，上述当前的三维城市模型管理框架不易被实现，在面对海量数据时无法保证检索的时效性，也难以用云计算与NoSQL数据库技术扩展实现并行化。