1、EV-Globe三維空間信息開發平臺白皮書 EV-Globe三維空間信息開發平臺一EV-Globe簡介EV-Globe是北京國遙新天地信息技術有限公司自主研發并獨立擁有知識產權的三維GIS平臺軟件,該軟件集成了最新的地理信息和三維軟件技術,具有大范圍的、海量的、多源的(至少包括DEM、DOM、DLG、三維模型數據和其它專題數據數據一體化管理和快速三維實時漫游功能,支持三維空間查詢、分析和運算,可與常規GIS軟件集成,提供全球范圍基礎影像資料,方便快速構建三維空間信息服務系統,亦可快速從二維GIS系統完成向三維的擴展,是新一代的大型空間信息服務平臺。平臺技術得到國家863技術支持和國家中小企業創

2、新基金支持。EV-Globe憑借著強大的功能和技術優勢,尤其是卓越的三維技術,在三維設施管理、軍事三維仿真、資源環境集成等多個領域提供了完美解決方案。EV-Globe功能涉及領域廣、三維表達尺度全,創新性的實現了游戲仿真互動與空間信息管理的結合,是國內首個實現對空中、地表、地下、水下對象四位一體化管理的大型空間信息服務平臺。目前,EV-Globe 已在軍事信息化、石油石化、電力、國土測繪、數字海洋、安全應急、林業、地礦、地理教學等領域成功應用并廣受好評。產品主要提供形式有: 圖1.1 EV-Globe軟件組成圖EV-Globe Server為EV-Globe提供數據的服務器;通過該產品,用戶可

3、以方便的下載影像、DEM、矢量等數據,在客戶端顯示。EV-Globe ProEV-Globe的桌面版數據瀏覽工具,用戶可以通過桌面版產品,快速的瀏覽相關數據,如影像、DEM、矢量等。EV-Globe DatasetsEV-Globe已制作完的影像數據集,目前已經完成全球2000年、中國1990年的陸地衛星真彩色數據(分辨率30米,制作完成的總數據量超過200G,這些數據集供用戶根據需要進行選擇。EV-Globe CreatorEV-Globe的數據制作工具,在已有全球陸地衛星真彩色數據的基礎上,可以很方便的將各類航空、航天影像如Quickbird以及矢量信息等添加到系統中。EV-Globe S

4、DKEV-Globe的二次開發包,基于EV-Globe提供的開發接口,用戶可以很方便的進行各種功能定制,甚至將EV-Globe嵌入到各類信息系統中。SDK以.NET環境將EV-Globe的相關接口封裝在動態鏈接庫(dll中,用戶只要搭建好開發環境,引用相關的dll,就可以開發出自己想要的應用系統。EV- Globe Web 在線平臺EV-Globe的網絡版三維數據瀏覽工具,該產品是支持跨平臺的,用戶可以通過網絡的形式瀏覽三維數據,包括影像、DEM、矢量等數據。二EV-Globe技術架構1、EV-Globe技術架構EV-Globe由EV-Globe客戶端、EV-Globe Web服務器、EV-G

5、lobe地圖服務器、EV-Globe 影像地形制作工具、EV-Globe矢量制作工具等5部分組成,體系圖如下圖所示。 EV-Globe客戶端圖2-1 EV-Globe體系框架圖(1EV-Globe 地圖服務器用來提供矢量地圖的查詢服務,EV-Globe客戶端可以直接通過Net Remoting對地圖服務器發出查詢請求(通過tcp協議,適用于局域網,也可以通過Web服務器中轉對地圖服務器發出查詢請求(通過http協議,適用于廣域網。地圖服務器矢量數據可以通過數據庫存儲。(2Web服務器的作用是用來存儲數據文件以及中轉地圖查詢,為了保證客戶端數據加載和渲染的速度,所有的影像、DEM、矢量數據都經過

6、預處理建立了金字塔結構,Web 服務器接收到客戶端的文件請求后,在本地文件中查詢相應的數據,如果查到數據就發送到客戶端,如果未查到數據就給客戶端發出“文件未找到”的異常。(3影像、矢量制作工具的作用是用來生成相應的金字塔文件。(4EV-Globe客戶端的作用是發出數據或查詢請求,接收數據然后渲染以及渲染本地數據,包括C/S和B/S兩種方式。2 EV-Globe技術特點(1細節層次模型(LOD技術由于三維對象的渲染要消耗很多的系統資源,所以對大量精細三維對象的渲染速度會比較慢,為了解決這一困難,EV-Globe采用了細節層次模型技術,即對三維對象進行分層管理,在遠端觀察地球時對象較多采用顆粒度較

7、大的粗糙模型,在近端觀察地球時對象較少采用顆粒度較小的精細模型,這樣既能滿足從遠至近從模糊到清晰的視覺效果,又能極大地提高系統的效率。(2緩存技術為了提高數據加載的速度,我們對影像、DEM、矢量數據做了預處理,預處理后的數據作為服務器端緩存放在服務器上,這樣就可以加快數據的下載速度。同時客戶端也采用了緩存技術,即在EV-Globe中瀏覽某一區域時,程序先檢測本地緩存中是否存在這一區域數據,如果存在則直接使用本地緩存中的數據,否則向服務器發出請求申請這一區域的數據,服務器接到請求后將數據發送到EV-Globe客戶端供程序使用,客戶端接收到數據的同時將數據放入緩存,這樣下次再瀏覽這一區域時就可以直

8、接使用緩存中的數據,從而節省了網絡往返的時間,從而極大地提高了效率。(3矢量的查詢與顯示相分離技術為了提高矢量查詢的效率,我們采用了查詢與顯示相分離的技術,即查詢和顯示采用兩套數據,用來顯示的數據是經過預處理的建立的金字塔結構的文件數據,可以極大的滿足客戶端加載和渲染的速度。(4與現有GIS服務器的無縫集成EV-Globe的地圖服務器采用Net remoting技術可以和現有主流GIS平臺實現無縫集成,充分發揮現有GIS平臺強大查詢功能,現在已完成了與Supermap objects的無縫集成。(5組件技術為了提高軟件的可擴展性和可復用性,EV-Globe采用組件式結構,所有功能均以控件和動態

9、連接庫的形式提供,可以方便的進行二次開發。(6插件技術EV-Globe除了提供SDK開發包以外,還提供EVPlugin對象作為插件的基礎類,用戶可以在此基礎類的基礎上派生出自己的子類實現自己需要的功能,用戶只需將開發好的文件放到指定位置,系統會自動識別加載插件,這樣就極大地增強了軟件開發的自由度。(7強大的客戶定制功能由于EV-Globe是可以定制開發的三維平臺,因此可以根據用戶的不同需求進行靈活的功能定制和新功能的開發。三EV-Globe功能介紹1、三維地形的渲染EV-Globe的地形數據采用金字塔結構,以保持視域范圍內地形數據的恒定量,將視域范圍內的地形分塊生成網格模型。 圖3-1 地形網

10、格模型的渲染2、影像的渲染EV-Globe 的影像數據按最大分辨率依次建立影像金字塔以保持視域范圍內影像數據的恒定量,根據本塊影像對應的Dem給影像分配高程值形成地形,EV-Globe對紋理影像采用了高度壓縮的dxt1格式,同時建立了mipmap內置金字塔,加快了渲染速度和渲染質量。 圖3-2 影像地形渲染3、矢量的渲染(1EV-Globe 的矢量渲染同樣采用了金字塔原理EV-Globe采用自身的矢量數據格式(.evv,支持點、線、面三種類型的矢量,EV-Globe矢量內置多種風格可供選擇,如點劃線、鐵路線等。 圖3-3 線狀矢量的渲染 圖3-4面狀矢量的渲染(2EV-Globe支持沿線注記功

11、能,我們可以選定某一字段作為沿線注記字段,EV-Globe 會根據矢量自動計算字體顯示的位置和方向,并且字體會隨與正北方向的夾角自動調整方向。(3單值專題圖功能EV-Globe客戶端跟EV-Globe服務器結合可以生成單值專題圖。(4地名圖層因為地名圖層的應用范圍很廣泛,為了方便的加載和渲染地名,我們把地名圖層作為單獨的圖層進行特殊處理,在矢量圖層中也可以方便的渲染地名圖層。 圖3-5 地名圖層渲染4、kml支持Google Earth的流行促進了kml數據格式的發展和應用,kml數據格式實際上是xml格式的特定擴展,因此它具有xml格式的靈活性。EV-Globe支持kml的點、線、面、三維模

12、型、圖像覆蓋、照片等對象的繪制渲染,支持導入和保存kml文檔,也可以對單獨的對象保存kml文檔,每個kml對象都支持LookAt行為,即每個kml對象都可以定義其定位的觀察位置,EV-Globe的kml對象可以很好的兼容Google Earth的kml對象。(1kml 點的渲染kml點對象可以用自定義圖標表達,并且其描述信息如果按照html的格式書寫當點擊此點對象時,就可以在彈出窗口中顯示相應的網頁信息,這種方式極大的豐富了表達形式。 圖3-6 點地標“北京首都機場晨曦” 圖3-7 點擊地標點時彈出窗口(2kml線對象的渲染kml 線對象可以設置顏色、線寬、離地高度、是否顯示立面等風格設置,可

13、以很方便的繪制。 圖3-8 kml線對象的繪制(3kml面對象的渲染kml 面對象可以設置顏色、線寬、離地高度、是否拉起等風格設置,可以很方便的繪制。 圖3-9 kml面對象的繪制5、三維模型對象EV-Globe的kml模型對象支持Collada模型(*.dae和.x模型,用戶可以在Google Sketchup里面做好模型然后導出為kmz文件,就可以在EV-Globe里進行渲染。 圖3-10 kml模型的渲染6、三維分析功能EV-Globe客戶端內置的三維分析功能有采點分析、距離量測、面積量測、剖面分析、淹沒分析、同步掃描、通視分析。 圖3-11 距離量測功能 圖3-12 折線剖面功能 圖3

14、-13 面積量測功能7、特殊效果EV-Globe 內置了下雨、下雪、火焰等特殊效果 圖3-14 下雪效果 圖3-15 火焰效果8、插件支持EV-Globe 支持插件的開發,EV-Globe內置的插件有三維星空、天空、經緯網、云層、大氣等。9、飛行與導航控制(1飛行瀏覽用戶可以通過屏幕取點和輸入坐標的方式定制自己的路線,可以設置模型或圖片文件、飛行高度、飛行速度、觀察視角、線路顏色等參數。 圖3-16 飛行參數設置 圖3-17 飛行瀏覽(2導航器導航器是為不熟悉直接用鼠標操作者定制的工具,可以通過導航器來控制球體的放大、縮小、平移、俯仰、旋轉、重置等操作。10、EV-Globe Web服務器EV

15、-Globe所需的數據文件存放于Web服務器上,Web服務器以WebService的形式向外界提供服務,EV-Globe Web服務器同時封裝了地圖服務器的接口,即客戶端和地圖服務器的通訊可以通過Web服務器進行中轉,這樣可以利用IIS的安全機制防止對地圖服務器的惡意攻擊。11、EV-Globe 地圖服務器EV-Globe地圖服務器采用了Net Remoting技術,服務的提供通過接口實現,這樣可以有效的將底層實現和對外服務相剝離,即低層的實現可以采用不同的技術體系,比如SuperMap object 、Arc objects、MapX等,目前我們完成了與Supermap objects的集成

16、,通過地圖服務器可以實現以下查詢功能。(1點選查詢 圖3-18點選查詢(2框選查詢 圖3-19框選查詢(3圓選查詢 圖3-20圓選查詢(4SQL語句查詢地圖查詢控制面板主要完成矢量地圖的SQL查詢。用戶可以通過地圖查詢控制面板精確設置查詢條件,如果查詢結果中包含多個要素,這些要素的詳細信息將會顯示在結果列表中,如果查詢結果是一個要素,這個要素的詳細信息除了在結果列表中顯示外,地球窗口也會自動縮放到該要素且該要素處于高亮顯示狀態。 圖3-21 SQL語句查詢(5緩沖區查詢緩沖區分析是對一組或一類地圖要素(點、線、面按設定的距離條件,圍繞這組要素而形成的具有一定范圍的多邊形實體,從而實現數據在二維空間擴展的信息分析(在緩沖分析之前應該確定系統已經連接了地圖服務器。 圖3-22 緩沖區查詢(6最短路徑查詢最優路徑分析是基于幾何網絡的特征和屬性,利用距離、權重和規劃條件等進行分析得到最佳路徑并應用在實際生活中。在進行最優路徑分析之前,應確保地圖服務