[发明专利]一种省域级多尺度三维地质体可视化渲染方法及系统

说明书

本发明提供了一种省域级多尺度三维地质体可视化渲染方法及系统，本发明采用基于八叉树的三维地质体模型元数据索引构建，确定了省域级多尺度三维地质体模型的一体化空间层次组织结构，有效提升三维地质体模型数据的空间查询效率；采用视点远近原则、数据量大小原则、多线程异步加载原则和遮挡剔除不渲染原则，有效避免了引入场景中模型依赖的资源，有效减少了不必要的绘制；基于多级缓存结构的可视区域三维地质体模型数据动态加载和渲染策略，将主线程对模型数据的加载和渲染过程提交到渲染队列，渲染线程从渲染队列获取渲染指令，并执行数据异步并行加载和渲染，有效节省了主线程中调用模型渲染的开销，从而提高帧率。

技术领域

本发明属于地球空间信息可视化技术领域，特别是一种省域级多尺度三维地质体可视化渲染方法及系统，可用于玻璃地球、数字孪生、省域玻璃国土、矿山地质、城市地质、灾害地质等行业。

背景技术

三维地质体模型数据是地质数据的重要类型，是资源环境领域复杂问题空间分析与空间数据挖掘的基础。在地质现象、地质过程分析、地质资源环境评价和开发利用决策时，对于大量的不确定因素，要依靠技术人员或领导者本身进行定性理解、定量估算和关系描述，并结合时空数据模型和时空分析模型来进行分析、挖掘、预测、评估和辅助决策。数据可视化是描述、表达和理解各种半结构化甚至非结构化问题的关系和模型的最佳方法和手段。

“玻璃地球”是地学时空大数据的有效载体，大区域连片和多尺度的一体化三维模型库是其基本建设形式。为了缓解资源与环境的双重压力，让地球深部透明化，已经成为越来越多国家关注的焦点。目前，世界各国都采取以三维区域地质填图为主导与深部探测计划相结合的方式，开展了“玻璃地球”建设计划。国内地矿行业也纷纷根据各自地质工作信息化的需要，逐步开展了各类型的“数字国土”、“玻璃地球”、“数字矿山”、“数字油田”、“数字城市”等数字化和透明化工程建设，产生了大量三维地质体模型数据。

由于省域玻璃国土建设设计超大规模的三维地质体模型数据，在多尺度多层级多要素一体化表达与集成、高效率可视化渲染与交互等方面难度很高，问题突出，其可视化展示和交互分析的实现是一场巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种省域级多尺度三维地质体可视化渲染方法及系统，旨在解决现有技术中省域级超大规模的三维地质体模型在可视化展示和人机交互场景中的操作卡顿迟缓与资源占用高的问题，以提高超大数据量的三维地质体模型的渲染速度和人机交互流畅度。

为达到上述技术目的，本发明提供了一种省域级多尺度三维地质体可视化渲染方法，所述方法包括以下操作：

加载三维地质体模型元数据进行空间划分，创建八叉树索引；

主线程动态响应人机交互，监测视区变化，获取当前相机视区内所有八叉树节点，开启渲染线程对可视区域节点的模型数据进行加载和渲染；

对可视区域内八叉树节点按照视点远近和该节点所映射数据大小进行空间排序，离视点近且数据量小的地质体模型优先加载和渲染，同时异步并行加载离视点远且数据量大的模型数据；

对可视区域内的模型数据进行遮挡判别，将被遮挡的数据剔除不渲染。

优选地，所述对可视区域内八叉树节点按照视点远近和该节点所映射数据大小进行空间排序具体为：

节点按照离视点从近到远排序后，再对每个节点内的地质体模型对象的数据量大小由小及大进行排序。

优选地，所述主线程对模型数据的加载和渲染过程提交到渲染队列，渲染线程从渲染队列获取渲染指令，并执行数据异步并行加载和渲染。

优选地，所述可视区域内八叉树节点中的地质体模型按照数量大小进行划分为三个层次，同时在内存中开辟三级缓存区，一级缓存区用于加载数据量小的地质体模型数据并渲染，二级缓存区和三级缓存区用于异步并行加载数据量大的地质体模型数据并加入渲染队列等待渲染。