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基于OSG的三维GIS地形与矢量数据的渲染系统的设计与实现的开题报告

一、研究背景和意义

随着三维地理信息系统（3DGIS）的普及，越来越多的应用场景需要使用三维地形和矢量数据进行渲染。目前，国内外常用的三维地形渲染引擎主要有市场占有率较高的Unity3D、UnrealEngine等，而使用OpenGL开发的开源渲染引擎OpenSceneGraph（OSG）也被越来越多地应用于三维GIS领域。OSG具有开源、跨平台、易扩展等优点，可以快速地开发出适用于各种应用场景的三维GIS应用系统。

本文旨在基于OSG开发出一套高效、可扩展、支持大规模地形和矢量数据的三维GIS渲染系统，并针对如何提升渲染性能、如何优化大规模数据渲染、如何实现交互性等问题进行深入研究，为三维GIS领域的实践应用提供技术支持和参考。

二、研究内容和方法

1.系统设计

首先，本文将结合OSG的特点和三维GIS领域的应用场景，设计出一套高效、可扩展、易维护的三维GIS渲染系统。系统的结构包括数据处理、数据管理、渲染引擎和交互界面等模块。

2.数据处理和管理

为了处理大规模的地形和矢量数据，本文将采用数据切片和动态加载的方法，将数据按照层级关系分块管理。同时，将矢量数据进行处理，提取出多边形、曲线等基本几何体素，以便快速进行渲染和交互操作。

3.渲染引擎

为了提升渲染效率，本文将使用GPU加速和多线程等技术，并加入三级细节管理、LOD控制、遮挡剔除和动态光照等特性，提高系统的可视化效果和渲染性能。

4.交互界面

本文将实现交互界面，支持用户完成数据查询、注记、视角控制、测量和分析等操作，增强系统用户友好性和功能性。

三、预期结果和创新点

本文将开发出一套高效、可扩展、支持大规模地形和矢量数据的三维GIS渲染系统，具有以下创新点：

1.采用数据切片和动态加载方法，实现对大规模数据的高效处理和管理；

2.加入GPU加速、多线程、三级细节管理、LOD控制、遮挡剔除和动态光照等技术，提升系统的可视化效果和渲染性能；

3.实现交互界面，支持用户进行数据查询、注记、测量和分析等操作，提高系统的用户友好性和功能性。

四、进度安排

1.前期调研和文献综述（1周）

2.系统设计与实现（6周）

3.功能测试与优化（2周）

4.论文撰写和答辩（3周）

五、预期产出

1.一篇符合学位要求的硕士论文

2.一套支持大规模地形和矢量数据渲染的OSG三维GIS应用系统

3.一份涵盖系统设计、数据处理与管理、渲染引擎和交互界面等文档

4.一份相关技术的实现和应用研究总结

六、论文注释

1.OSG：OpenSceneGraph的缩写，是一个基于OpenGL的跨平台、开源的三维渲染引擎。

2.GPU：图形处理器，用于加速计算密集型的3D图形应用程序。

3.LOD：层次细节，用于减少三维地形数据的存储和渲染负担，提高渲染效率。

4.遮挡剔除：用于排除在渲染过程中无需显示的物体，提升渲染效率。