随着三维GIS的快速发展,国家对“数字城市”战略意义的高度重视,高性能移动设备的涌现,使得移动端三维城市可视化技术有了广阔的发展前景和强有力的技术支撑。本文基于Android移动端平台,研究三维城市可视化关键技术。重点研究三维城市模型建立、三维数据组织,以及发挥二三维各自优势,实现二三维城市场景联动显示,并通过对建筑物模型精简、对模型选取策略研究实现三维城市的多分辨率显示,最终设计实现了移动端三维城市可视化交互系统。(1)研究了三维城市数据模型及组织方式。结合三维数据模型的研究现状和各自的优缺点,利用已有二维GIS数据,基于SketcuUp和ArcGIS建立了三维建筑物数据模型,并提出了将面向对象思想和边界模型相结合的数据组织方式。该种模型数据的组织方式使得软件具备很强的可扩展性和继承性,为本文后续模型精简的研究提供了便利条件,也更符合人类思维习惯。(2)城市场景的二三维联动显示技术的研究。研究了 OpenGL ES的渲染原理,提出了以纹理材质为缓冲单元对三维数据重新划分并用于三维场景的实时渲染,改进了模型数据的组织,可以极大地节省实时绘制时间,提高界面交互的流畅性。同时针对城市二三维联动显示的现实需求,提出了三维场景可视化结合二维GIS在城市中定位的优势实现二三维联动显示的方案,研究了 OpenGL ES场景变换的实质,并基于此进行视角点解算、传递,实现了二三维之间的实时联动效果。此种联动可以观察城市三维场景的同时,在二维场景上也可以看到当前视角的定位和观察方向,非常符合城市建筑群的特点,具有广泛的应用性。(3)研究了三维城市多分辨率显示技术。基于建筑物的特点改进了 QEM算法,将边长和局部平面曲率纳入QEM的折叠代价考虑范围,实现了建筑物模型的精简,使得建筑物的特征得到了有效保持而其局部细节则被精简,精简质量有了较大的提升。同时为了避免大范围调度带来的冗余数据,将视角点距离和用户体验感相结合,合理地调度模型显示的层次,实现了三维城市多分辨率显示效果。(4)三维城市可视化软件的设计开发。提出了基于AABB包围盒进行轴向划分降维比对的方式实现实时碰撞检测,避免了视角进入建筑物的现象,提高了实时检测的效率。研究了纹理映射的原理,通过纹理图的优化提高了实时渲染效率,利用纹理映射实现了树木、天空场景的绘制,丰富了三维城市场景的真实度。对软件系统进行了整体架构设计,实现了真实感强、交互性好的三维城市可视化系统。