EV-Globe三维空间信息开发平台(白皮书)

EV-Globe三维空间信息开发平台白皮书EV-Globe三维空间信息开发平台一EV-Globe简介EV-Globe是北京国遥新天地信息技术有限公司自主研发并独立拥有知识产权的三维GIS平台软件，该软件集成了最新的地理信息和三维软件技术，具有大范围的、海量的、多源的(至少包括DEM、DOM、DLG、三维模型数据和其它专题数据)数据一体化管理和快速三维实时漫游功能，支持三维空间查询、分析和运算，可与常规GIS软件集成，提供全球范围基础影像资料，方便快速构建三维空间信息服务系统，亦可快速从二维GIS系统完成向三维的扩展，是新一代的大型空间信息服务平台。平台技术得到国家863技术支持和国家中小企业创新基金支持。EV-Globe凭借着强大的功能和技术优势，尤其是卓越的三维技术，在三维设施管理、军事三维仿真、资源环境集成等多个领域提供了完美解决方案。EV-Globe功能涉及领域广、三维表达尺度全，创新性的实现了游戏仿真互动与空间信息管理的结合，是国内首个实现对空中、地表、地下、水下对象四位一体化管理的大型空间信息服务平台。目前，EV-Globe已在军事信息化、石油石化、电力、国土测绘、数字海洋、安全应急、林业、地矿、地理教学等领域成功应用并广受好评。产品主要提供形式有：图1.1EV-Globe软件组成图EV-GlobeServer为EV-Globe提供数据的服务器；通过该产品，用户可以方便的下载影像、DEM、矢量等数据，在客户端显示。EV-GlobeProEV-Globe的桌面版数据浏览工具，用户可以通过桌面版产品，快速的浏览相关数据，如影像、DEM、矢量等。EV-GlobeDatasetsEV-Globe已制作完的影像数据集，目前已经完成全球2000年、中国1990年的陆地卫星真彩色数据(分辨率30米)，制作完成的总数据量超过200G，这些数据集供用户根据需要进行选择。EV-GlobeCreatorEV-Globe的数据制作工具，在已有全球陆地卫星真彩色数据的基础上，可以很方便的将各类航空、航天影像如Quickbird以及矢量信息等添加到系统中。EV-GlobeSDKEV-Globe的二次开发包，基于EV-Globe提供的开发接口，用户可以很方便的进行各种功能定制，甚至将EV-Globe嵌入到各类信息系统中。SDK以.NET环境将EV-Globe的相关接口封装在动态链接库(dll)中，用户只要搭建好开发环境，引用相关的dll，就可以开发出自己想要的应用系统。EV-GlobeWeb在线平台EV-Globe的网络版三维数据浏览工具，该产品是支持跨平台的，用户可以通过网络的形式浏览三维数据，包括影像、DEM、矢量等数据。二EV-Globe技术架构1、EV-Globe技术架构EV-Globe由EV-Globe客户端、EV-GlobeWeb服务器、EV-Globe地图服务器、EV-Globe影像地形制作工具、EV-Globe矢量制作工具等5部分组成，体系图如下图所示。数据、Web服务器地图服务器NetRemotingEV-Globe客户端WebServiceNetRemoting数据库服务器影像、矢量制作工具图2-1EV-Globe体系框架图（1）EV-Globe地图服务器用来提供矢量地图的查询服务，EV-Globe客户端可以直接通过NetRemoting对地图服务器发出查询请求（通过tcp协议，适用于局域网），也可以通过Web服务器中转对地图服务器发出查询请求（通过http协议，适用于广域网）。地图服务器矢量数据可以通过数据库存储。（2）Web服务器的作用是用来存储数据文件以及中转地图查询，为了保证客户端数据加载和渲染的速度，所有的影像、DEM、矢量数据都经过预处理建立了金字塔结构，Web服务器接收到客户端的文件请求后，在本地文件中查询相应的数据，如果查到数据就发送到客户端，如果未查到数据就给客户端发出“文件未找到”的异常。（3）影像、矢量制作工具的作用是用来生成相应的金字塔文件。（4）EV-Globe客户端的作用是发出数据或查询请求，接收数据然后渲染以及渲染本地数据，包括C/S和B/S两种方式。2EV-Globe技术特点（1）细节层次模型(LOD)技术由于三维对象的渲染要消耗很多的系统资源，所以对大量精细三维对象的渲染速度会比较慢，为了解决这一困难，EV-Globe采用了细节层次模型技术，即对三维对象进行分层管理，在远端观察地球时对象较多采用颗粒度较大的粗糙模型，在近端观察地球时对象较少采用颗粒度较小的精细模型，这样既能满足从远至近从模糊到清晰的视觉效果，又能极大地提高系统的效率。（2）缓存技术为了提高数据加载的速度，我们对影像、DEM、矢量数据做了预处理，预处理后的数据作为服务器端缓存放在服务器上，这样就可以加快数据的下载速度。同时客户端也采用了缓存技术，即在EV-Globe中浏览某一区域时，程序先检测本地缓存中是否存在这一区域数据，如果存在则直接使用本地缓存中的数据，否则向服务器发出请求申请这一区域的数据，服务器接到请求后将数据发送到EV-Globe客户端供程序使用，客户端接收到数据的同时将数据放入缓存，这样下次再浏览这一区域时就可以直接使用缓存中的数据，从而节省了网络往返的时间，从而极大地提高了效率。（3）矢量的查询与显示相分离技术为了提高矢量查询的效率，我们采用了查询与显示相分离的技术，即查询和显示采用两套数据，用来显示的数据是经过预处理的建立的金字塔结构的文件数据，可以极大的满足客户端加载和渲染的速度。（4）与现有GIS服务器的无缝集成EV-Globe的地图服务器采用Netremoting技术可以和现有主流GIS平台实现无缝集成，充分发挥现有GIS平台强大查询功能，现在已完成了与Supermapobjects的无缝集成。（5）组件技术为了提高软件的可扩展性和可复用性，EV-Globe采用组件式结构，所有功能均以控件和动态连接库的形式提供，可以方便的进行二次开发。（6）插件技术EV-Globe除了提供SDK开发包以外，还提供EVPlugin对象作为插件的基础类，用户可以在此基础类的基础上派生出自己的子类实现自己需要的功能，用户只需将开发好的文件放到指定位置，系统会自动识别加载插件，这样就极大地增强了软件开发的自由度。（7）强大的客户定制功能由于EV-Globe是可以定制开发的三维平台，因此可以根据用户的不同需求进行灵活的功能定制和新功能的开发。三EV-Globe功能介绍1、三维地形的渲染EV-Globe的地形数据采用金字塔结构，以保持视域范围内地形数据的恒定量，将视域范围内的地形分块生成网格模型。图3-1地形网格模型的渲染2、影像的渲染EV-Globe的影像数据按最大分辨率依次建立影像金字塔以保持视域范围内影像数据的恒定量，根据本块影像对应的Dem给影像分配高程值形成地形，EV-Globe对纹理影像采用了高度压缩的dxt1格式，同时建立了mipmap内置金字塔，加快了渲染速度和渲染质量。图3-2影像地形渲染3、矢量的渲染（1）EV-Globe的矢量渲染同样采用了金字塔原理EV-Globe采用自身的矢量数据格式（.evv），支持点、线、面三种类型的矢量，EV-Globe矢量内置多种风格可供选择，如点划线、铁路线等。图3-3线状矢量的渲染图3-4面状矢量的渲染（2）EV-Globe支持沿线注记功能,我们可以选定某一字段作为沿线注记字段，EV-Globe会根据矢量自动计算字体显示的位置和方向，并且字体会随与正北方向的夹角自动调整方向。（3）单值专题图功能EV-Globe客户端跟EV-Globe服务器结合可以生成单值专题图。（4）地名图层因为地名图层的应用范围很广泛，为了方便的加载和渲染地名，我们把地名图层作为单独的图层进行特殊处理，在矢量图层中也可以方便的渲染地名图层。图3-5地名图层渲染4、kml支持GoogleEarth的流行促进了kml数据格式的发展和应用，kml数据格式实际上是xml格式的特定扩展，因此它具有xml格式的灵活性。EV-Globe支持kml的点、线、面、三维模型、图像覆盖、照片等对象的绘制渲染，支持导入和保存kml文档，也可以对单独的对象保存kml文档，每个kml对象都支持LookAt行为，即每个kml对象都可以定义其定位的观察位置，EV-Globe的kml对象可以很好的兼容GoogleEarth的kml对象。（1）kml点的渲染kml点对象可以用自定义图标表达，并且其描述信息如果按照html的格式书写当点击此点对象时，就可以在弹出窗口中显示相应的网页信息，这种方式极大的丰富了表达形式。图3-6点地标“北京首都机场晨曦”图3-7点击地标点时弹出窗口（2）kml线对象的渲染kml线对象可以设置颜色、线宽、离地高度、是否显示立面等风格设置，可以很方便的绘制。图3-8kml线对象的绘制（3）kml面对象的渲染kml面对象可以设置颜色、线宽、离地高度、是否拉起等风格设置，可以很方便的绘制。图3-9kml面对象的绘制5、三维模型对象EV-Globe的kml模型对象支持Collada模型(*.dae)和.x模型，用户可以在GoogleSketchup里面做好模型然后导出为kmz文件，就可以在EV-Globe里进行渲染。图3-10kml模型的渲染6、三维分析功能EV-Globe客户端内置的三维分析功能有采点分析、距离量测、面积量测、剖面分析、淹没分析、同步扫描、通视分析。图3-11距离量测功能图3-12折线剖面功能图3-13面积量测功能7、特殊效果EV-Globe内置了下雨、下雪、火焰等特殊效果图3-14下雪效果图3-15火焰效果8、插件支持EV-Globe支持插件的开发，EV-Globe内置的插件有三维星空、天空、经纬网、云层、大气等。9、飞行与导航控制（1）飞行浏览用户可以通过屏幕取点和输入坐标的方式定制自己的路线，可以设置模型或图片文件、飞行高度、飞行速度、观察视角、线路颜色等参数。图3-16飞行参数设置图3-17飞行浏览（2）导航器导航器是为不熟悉直接用鼠标操作者定制的工具，可以通过导航器来控制球体的放大、缩小、平移、俯仰、旋转、重置等操作。10、EV-GlobeWeb服务器EV-Globe所需的数据文件存放于Web服务器上，Web服务器以WebService的形式向外界提供服务，EV-GlobeWeb服务器同时封装了地图服务器的接口，即客户端和地图服务器的通讯可以通过Web服务器进行中转，这样可以利用IIS的安全机制防止对地图服务器的恶意攻击。11、EV-Globe地图服务器EV-Globe地图服务器采用了NetRemoting技术，服务的提供通过接口实现，这样可以有效的将底层实现和对外服务相剥离，即低层的实现可以采用不同的技术体系，比如SuperMapobject、Arcobjects、MapX等，目前我们完成了与Supermapobjects的集成，通过地图服务器可以实现以下查询功能。（1）点选查询图3-18点选查询（2）框选查询图3-19框选查询（3）圆选查询图3-20圆选查询（4）SQL语句查询地图查询控制面板主要完成矢量地图的SQL查询。用户可以通过地图查询控制面板精确设置查询条件，如果查询结果中包含多个要素，这些要素的详细信息将会显示在结果列表中，如果查询结果是一个要素，这个要素的详细信息除了在结果列表中显示外，地球窗口也会自动缩放到该要素且该要素处于高亮显示状态。图3-21SQL语句查询（5）缓冲区查询缓冲区分析是对一组或一类地图要素（点、线、面）按设定的距离条件，围绕这组要素而形成的具有一定范围的多边形实体，从而实现数据在二维空间扩展的信息分析（在缓冲分析之前应该确定系统已经连接了地图服务器）。图3-22缓冲区查询（6）最短路径查询最优路径分析是基于几何网络的特征和属性，利用距离、权重和规划条件等进行分析得到最佳路径并应用在实际生活中。在进行最优路径分析之前，应确保地图服务器中有网络数据集。图3-23最短路径查询四EV-Globe应用案例基于EV-Globe，目前我公司和合作