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随着数字中国及智慧城市等概念不断被提出,空间数据受到各行各业的关注,城市数字化、信息化的需求日益增加。地理信息系统(Geographic Information System,GIS)是服务于地理信息的空间数据库技术,它拥有强大的二三维空间数据分析、管理、查询及可视化的能力;建筑信息模型(Building Information Model,BIM)是对建筑基础设施的数字化表达,包含建筑物全生命周期的所有信息数据。GIS将弥补BIM缺少宏观环境的不足,也将推动BIM的应用从精细化单体模型设计提升至多维空间数据层面;同时,高精度的BIM将成为GIS的重要微观数据来源;BIM与GIS集成将使二者优势互补,将为智慧城市的建设奠定基础。但由于BIM存在数据结构复杂、数据信息量较大等特点,在有限的硬件资源条件下,可视化大规模的BIM与GIS数据仍然是一项具有挑战性的任务,尤其是在Web端、移动终端。针对在Web系统中同时加载、渲染大规模GIS数据及大体量BIM数据困难的问题,本文提出一种基于融合多细节层次GIS+BIM混合模型的可视化方法。该方法从宏观至微观将GIS及BIM数据过度划分并建立4层空间结构层级,结合外轮廓提取算法等技术处理获取每层级子模型,最终选择更适合Web端渲染大规模空间数据的三维瓦片作为BIM与GIS数据的集成容器,在保证BIM数据信息完整性的同时,实现GIS与BIM模型在Web端的高效、快速渲染。主要研究内容及收获成果包括:(1)分析研究WebGL技术,在此基础上深入研究Cesium开源库的可视化功能,根据目前BIM模型实际应用场景,结合课题所需进行灵活应用及开发,并制定了可视化系统的整体结构框架,进行有针对性的渲染性能优化。(2)针对BIM模型体量巨大、数据结构冗杂等问题,本文将城市地理标记语言标准中对建筑模型的细节层次划分方法应用于BIM模型;并结合外轮廓提取算法、类构件集提取方法,将BIM模型分解为粗糙外轮廓、精细外轮廓以及室内设施三层子模型,并得到相对应的模型子文件,为后续模型的动态调度提供数据支持。(3)针对GIS领域对建筑的描述过于简单,缺失微观数据信息的问题,本文提出一种融合宏观GIS模型与微观BIM模型的可视化方法,自定义并建立一种GIS+BIM的混合数据结构,集成同一建筑的GIS白模与BIM的多层次过度模型,形成一种从宏观到微观、从GIS到BIM、从粗糙到精细的可视化效果,将提高大范围GIS+BIM数据的可视化渲染效率。(4)为提高模型数据的网络传输速度,本文以3D Tiles作为集成BIM与GIS的中间容器,将所有模型数据转换为能在Web端高效、快速渲染的三维瓦片格式,并设计三维瓦片数据的空间索引对不同精细度的模型瓦片进行合理组织,近而实现基于视距变化对三维瓦片数据进行动态渲染调度,从而降低浏览器模型渲染负担。(5)设计研发基于Cesium数字地球引擎的三维空间数据可视化系统,包括了信息查询、模型定位、距离测量、路线漫游、构件隐藏、模型移动等交互功能模块;最终通过实验分析验证了本方法的可行性,该方法能够有效缓解在有限的硬件资源下渲染大规模BIM和GIS模型的问题,达到了提高GIS+BIM场景可视化效率的预期效果。