[发明专利]一种虚拟三维城市地理场景沙盘模型构建系统及其方法

说明书

本发明涉及三维虚拟场景搭建技术领域，尤其为一种虚拟三维城市地理场景沙盘模型构建系统及其方法，基于二三维一体化地理信息大数据管理引擎+三维实时图形渲染引擎融合加载机制的三维GIS平台搭建，包括：可视化综合管理平台、三维地理信息管理平台、三维全景仿真管理系统和边防检查总站时空GIS大数据管理与服务平台。本发明引入双引擎内核技术架构，实现专题数据的仿真查看与显示，借助浏览器最新的渲染机制，实现一系列应用可视化。通过四位一体管控模式实现系统的各专题数据的可视化呈现、各类型业务过程的在线监管与追踪、各专业设备设施资产的集成化与一体化监管监控。

技术领域

本发明涉及三维虚拟场景搭建技术领域，尤其是一种虚拟三维城市地理场景沙盘模型构建系统及其方法。

背景技术

地理信息系统(GIS)是一种以采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。随着GIS科学的高速发展，GIS数据可视化需求不断增加，地理信息模型的三维化、层次化、精细化、内外一体化和系统技术的网络化、服务化成为GIS的未来发展方向。早期的GIS，信息主要以二维平面地图的形式呈现给使用者，难以表达第三维方向上的几何位置信息、空间拓扑信息以及部分语义信息等完整信息，使其在地理空间表达、可视化效果等方面具有局限性。20世纪90年代初，三维可视化与虚拟现实技术的迅猛发展使得建立3DGIS成为可能，3DGIS以立体造型技术给用户展现地理空间现象，并实现对空间对象进行三维空间分析和操作，使其更真实地反映空间地理实体的位置、形状及纹理等信息，具有独特的复杂空间对象管理能力及空间分析能力，能够将地理信息从真实世界更精准、具体地映射到虚拟世界中。目前，3DGIS数据可视化技术已广泛应用于智慧城市应用、政务管理应用、生态环境模拟、灾害监测、智能交通、供热、资源管理、军事模拟等不同领域。随着Html5技术和网络3D技术的日趋成熟，网络3D技术的出现给3D图形领域注入了新的活力，WebGIS以其免安装性、易共享性及低置要求等特点，渐渐成为GIS行业应用热点，满足了人们对空间地理对象的可视化、分析和信息共享等需求。

WebGIS与3DGIS技术结合而成的3DWebGIS，融合了二者的特点，成为GIS发展的一个新的研究方向，具有广阔的发展前景。国内外众多企业和机构在原有产品基础上，推出了诸多基于WebGL的3DWebGIS数据渲染引擎，例如three.js、Cesium、GLGE、SceneJS、Copperlicht、OSGJS、Babylon.js等，3DWebGIS引擎主要通过融合虚拟现实系统、大型数据库、高性能计算机、传输器等设备，为用户提供三维地理数据的获取、表达以及简单的空间分析服务，但现有3DWebGIS引擎在可视化效果、数据加载速度以及平台兼容性等方面仍存在一定的局限性。

发明内容

本发明的目的是通过提出一种虚拟三维城市地理场景沙盘模型构建系统及其方法，以解决上述背景技术中提出的缺陷。

本发明采用的技术方案如下：

提供一种虚拟三维城市地理场景沙盘模型构建系统及其方法，基于二三维一体化地理信息大数据管理引擎+三维实时图形渲染引擎融合加载机制的三维GIS平台搭建，包括：可视化综合管理平台、三维地理信息管理平台、三维全景仿真管理系统和边防检查总站时空GIS大数据管理与服务平台；

所述可视化综合管理平台用于各类型数据进行汇总和一体化管控；

所述三维地理信息管理平台用于实现全地理要素的可视化表达与地理底图叠加；

所述三维全景仿真管理系统用于实现基于三维仿真场景模型的一体化管理和信息展示；

所述边防检查总站时空GIS大数据管理与服务平台用于实现数据的管理，为各级管理部门提供空间数据基础框架；

所述边防检查总站时空GIS大数据管理与服务平台用于地理时空大数据中心建设、省级边防GIS平台空间数据库构建与维护、地理空间数据处理与配置以及基于多源融合数据的可视化GIS引擎的三维化升级与集成；