基于OpenGL技术的多幅电子地图数据快速组织和表达.pdfVIP

第15卷 第4 期 地 球 信 息 科 学 学 报 Vol. 15, No.4 2013 年8 月 JOURNAL OF GEO-INFORMATION SCIENCE Aug., 2013 基于OpenGL 技术的多幅电子地图数据 快速组织与表达 周小军，王光霞，夏 青，王富强 （信息工程大学地理空间信息学院，郑州 450052 ） 摘要：电子地图符号化的质量和绘制速度一直是地图工作者关注的重点。目前，地图符号化的质量基本能满足各类用 户的需求，但是，电子地图绘制速度较慢的问题，特别是在涉及较大数据量的多幅电子地图显示时，系统响应用户操作 时间比较长，影响用户操作体验。本研究分析比较了GDI 与OpenGL 的特点，提出使用OpenGL 相关技术实现地图要 素的符号化方法，并用内存池技术和共享显示列表的多线程调度技术实现多幅电子地图数据的快速组织与表达。实验 表明，利用文中的方法能够实现地图点、线、面要素的符号化，并在地图数据的漫游、缩放操作的屏幕绘制速度基本保持 在17帧/s 以上，表明利用本文的方法和技术提高了系统的显示速度，保证了用户与电子地图良好的交互效果。 关键词：电子地图；符号化；三维API ；内存池；多线程 DOI ：10.3724/SP.J. 1047.2013.00491 1 引言 帧数基本达到了用户实时操作的要求，因而它在给 用户带来更符合人类视觉特点的直观三维场景的 电子地图具有无级缩放、无缝显示、动态载负 同时也带来了更加快速流畅的操作。 [1] 量调整等优点 。一直以来，电子地图符号化的质 本文利用三维接口OpenGL 以实现地图数据的 [2] 量和效率是地图工作者追求的两个目标 。目前， 符号化方法和多幅地图数据的快速组织和调度策 电子地图符号化的质量基本能满足各类用户群体 略。 的需求，但是，电子地图绘制速度的问题一直影响 地图用户的用图感受，特别是在大范围，涉及大量 2 基于OpenGL 的电子地图绘制方法 不同尺度、多幅地图数据时，系统响应用户操作的 迟滞时间比较长，导致用户因等待而产生焦躁和不 三维图形接口OpenGL 是一种流线型、独立于 满意，难以给地图使用者带来较为流畅的操作体 硬件的具有强大图形绘制功能的接口，它能利用硬 验，从而降低了电子地图与用户适人化的交互操作 件加速方法绘制图元，具有的硬件协助图形绘制性 效果。此外，现已进入了Web 地图的时代，电子地 能远远胜过单纯的软件实现。与GDI（Graphics De- 图数据需要异地实时的传输和显示，而且在应用中 vice Interface ）一样，OpenGL 也可以处理二维的点、 往往需要加载各类专题数据，因此，更需要考虑在 线、面等图元。GDI 和OpenGL 都可实现对二维图 网络环境下提高电子地图绘制速度的问题，很多学 元的绘制，在图元数量较少时，二者绘制的速度差 者提出了各种解决方法，归纳起来主要是对地图进 距不大，但是，在图元数量比较大且以静态图元为 [3-7] 行分块、分层的处理并建立高效的索引模型 ，通 主时，利用显示列表技术、纹理映射技术、顶点数据 过减少显示区域内的地图的数据量和提高索引速 技术的OpenGL 渲染速度要远快于GDI 。此外， 度达到电子地图高显示效率的目的。 OpenGL 的渲染方法与系统无关，可扩展强，因此， 三维虚拟地理环境采