地下管网是现代生产和生活中的一个重要的基础设施,担负着信息传输、能源输送等基础工作。在管线专题信息系统中,由于管线大多埋于地下,二维的图形显示缺乏直观性,人们很难对地下的空间布置情况进行认知,因此根据矢量地图对管网进行施工和维修时,会造成工作的不便,用三维图形显示就可以很好地解决这些问题。本文在全面总结和分析国内外研究现状的基础上,阐述了地下管网三维可视化的基本问题,同时指出了本文的研究思路。本文讨论了常用的空间数据索引结构,着重地介绍了基于R-树的空间数据索引结构,并阐述了利用地下管网数据库存储数据的特点建立空间数据索引的方法。本文提出了管网的拓扑表达方法。管网的拓扑表达能够有效地组织管线、设备数据,方便管网数据的查询以及操作,为后续应用提供基础。其基本思想是将管网抽象成图结构,将设备抽象为图中的顶点,将管线抽象为图中的边。并实现了基于Boost Graph Library（BGL）的管网拓扑结构表达方法。本文实现了基于VTK的三维管网系统。管网的显示分为三个部分,第一,拓扑结构到VTK内部数据结构的转化,第二,管线的表达以及可视化方法,第三,设备的表达以及可视化方法。本研究在三维显示中将管线作为管状物进行显示,提出了管状物的生成算法,设备放在相应的空间位置,并进行合适的缩放进行显示,提出了设备的分级表达,加载与显示方法。并分析了提高三维显示交互过程速度以及用户体验的方法。
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