面向室内导航应用的智能终端高质量三维模型管理与调度

摘要

随着智能手机的崛起和数字城市的发展，人们的生活方式随之发生着巨大的变化。城市的数字化由简单到精细化，由地下到地表，由室外到室内。据统计，人类活动的87％都发生在室内（起居、工作、教育、医疗、购物、娱乐），或者在密闭的空间（隧道、矿井）。显然，对室内空间的数字化和相关应用在数字城市中占有重要的地位。而人们对室内定位技术的研究已经有十多年的时间，室内建模、室内空间分析和室内定位技术综合在一起将为人类活动产生深远的影响。如导购、逃生路线规划、智能化就医、客流分析、井下救援等。三维化的地图相对于传统地图有着不可替代的优势，它为用户带来了“沉浸式”的直观体验。传统的三维场景漫游应用只注重可视化效果，模型数据只包含单纯的几何信息，这些数据由建模人员利用各类三维建模软件创建而成，在数据通用性和三维数字城市应用方面很难满足要求。
　　本文对OGC的CityGML标准及候选标准IndoorGML进行了细致的研究，它采用面向对象的思想，将城市中与人类活动息息相关的人工和天然构筑物进行了细致的分类和属性描述，其数据不但包含几何数据，更是具有丰富的语义信息的描述，既能满足可视化的要求，又能为各类空间分析和相关应用提供全面的空间结构描述和语义信息。数据标准化有利于行业的快速发展和融合。具体研究内容有：CityGML标准 Building模块各类对象及其属性描述；CityGML标准Building模块对建筑模型的五级LOD描述。在此基础上，借鉴CityGML面向对象的数据组织方式和场景图的结构，对现有数据的目录组织层级结构进行了研究，编写了文件属性描述文件，在程序中通过读取属性文件构建对象，通过空间索引进行数据调度，最后再配合视椎体裁剪和遮挡剔除技术，使得客户端系统在面向室内导航应用和性能上均有很好的表现。对每一个独立的地理空间对象编码并单独管理是今后数字城市建设的重点，高效合理的数据管理也是三维GIS研究的核心问题之一，本文在该思想的指导下进行了初步探索和尝试，具有一定的实用价值。

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1绪论

1.1研究背景及意义

1.2研究目标与内容

1.3文章的组织结构

2 Unity3D简介和数据准备

2.1 Unity3D简介

2.2 数据导入与预处理

2.3 本章小结

3 室内导航数据标准

3.1 通用三维城市数据模型CityGML

3.2 室内空间描述与IndoorGML

3.3 本章小结

4 室内三维模型组织、调度与渲染优化

4.1 三维模型数据组织

4.2 三维空间数据索引

4.3 视椎体裁剪、遮挡剔除及LOD技术

4.4 本章小结

5 系统的搭建、测试与分析

5.1 试验背景与项目简介

5.2 系统结构框架设计

5.3 基于触屏手势操作的优化实现

5.4 室内外场景调度与漫游试验

5.5 本章小结

6 总结

6.1研究工作的总结

6.2待进一步研究和解决的问题

致谢

参考文献

附录A 触摸屏优化的手势控制代码清单

附录B 视椎体裁剪代码清单

附录C 四叉树+规则格网索引实现代码

附录D 控制室内第一人称相机运动代码段

攻读学位期间的研究成果