国内外众多测绘单位和相关企业广泛采用倾斜摄影自动化建模技术来生产三维模型数据，并逐步取代传统手工建模，成为新的三维模型生产的重要方式。但都面临以下困境：数据量庞大；单体化困难，GIS功能难以实现；局限于看一看，无法满足行业应用需要。这些都成为主流三维GIS亟需解决的问题。

　　SuperMapGIS7C(2015)作为SuperMapGIS7C全新升级版本产品，突破了倾斜摄影模型应用的难点，并提供了一套强大的倾斜摄影三维模型应用解决方案，开启了三维GIS领域数据来源的新篇章。

　　从今天开始，我们将用五篇文章阐述SuperMapGIS针对倾斜摄影三维模型的GIS应用解决方案。今天介绍第一篇：《速度更快——超强大的倾斜摄影模型数据承载力》。

　　倾斜摄影模型数据的特点

　　模型数据量大

　　倾斜摄影测量技术通过低空云下摄影，能够从一个垂直和4个以上45度倾斜的方向获取高清晰度、多角度的地物影像，数据精度可达到分米级，甚至厘米级别的测量精度。同时为了得到良好的三维成像效果，拍摄过程中会产生大量的冗余影像数据。并且，拍摄范围一般是城市级别，因而建模成果往往数据量非常庞大，一般在数10GB乃至数百GB左右。

　　模型文件结构零散

　　倾斜摄影拍摄的图片在使用建模软件转换三维模型后为模型文件，该模型数据具备多层级细节（一般称为LOD）结构，根据不同的精度、范围采用分块的方式存储。每个文件夹存储一个切片，其中包含了一个根节点文件以及它对应的多个子节点文件。可以看出，倾斜摄影模型数据文件结构较为零散，文件层级较多。

　　对于GIS平台产品而言，数据加载是面向应用的第一步。海量倾斜摄影模型数据的高效加载、渲染、流畅的操作体验是GIS应用的坚实基础。反之，如果承载力不够强大、三维性能体验不好，即使后续功能再完善，也不能完全满足行业应用，无法得到大规模的推广。因此，提升平台产品对海量倾斜摄影模型数据的数据承载力，有着十分重要的意义。

　　SuperMapGIS便捷高效的模型加载机制

　　倾斜摄影采集到的数据量非常庞大，若进行数据转换与导入耗时较长，有时长达月余。SuperMapGIS(2015)只需要一个配置文件，就可以通过配置文件实现直接加载.osgb文件格式的原始模型数据，无需导入和数据转换，模型加载机制便捷高效。如图1。

　　另外，如果需要将倾斜摄影数据与其它矢量数据叠合在一起，也不需要将倾斜摄影数据转换到相应的投影坐标系或者地理坐标系下，SuperMapGIS(2015)针对倾斜摄影数据，支持动态投影功能，可以将倾斜摄影数据动态投影到相应的坐标系下，这就大大节约了数据处理的时间成本。

　　SuperMapGIS强大的数据承载能力

　　SuperMapGIS(2015)针对倾斜摄影数据的承载力提供了一些内置关键技术，因此可以支持TB级倾斜摄影建模数据的高效加载与流畅显示，同时，长时间运行稳定性高，硬件资源占用也是非常少的。这些关键技术包括：

　　充分利用倾斜摄影模型自带的LOD（多层次细节）层级结构

　　SuperMapGIS7C(2015)充分利用倾斜摄影模型自带的LOD（多层次细节）层级结构，根据物体模型在三维场景中所处的位置和重要程度加载不同精细程度的数据。当模型距离当前观察点较近时，加载模型数据的精细层，保证数据高细节显示；对于远离当前观察点的模型，则使用其模糊层数据，降低性能消耗。既能实现大幅度提升浏览性能，也能达到效果和性能之间的平衡，实现占用较少硬件资源的同时具备强大的数据承载能力。

　　动态调度（out-of-core）

　　通常，虚拟现实或游戏软件为了优化性能，会将当前场景中的数据全部加载到内存中，因此加载的数据量是非常有限的。而我们的GIS平台软件经常需要管理、显示TB级海量倾斜模型数据，不可能一次性全部放到内存中，需要根据观察点位置进行动态调度，即把需要当前视野范围内看到的数据动态加载到内存中，离开视野范围的数据及时从内存中释放。并且根据观察点的位置，根据从近到远，先加载粗糙层，然后加载精细层的方式动态加载各种数据，保证距离观察点最近的数据优先调度和渲染。既符合视觉体验，也能更加有效地利用硬件资源。

　　数据压缩与纹理压缩技术

　　SuperMapGIS7C(2015)提供了一个压缩工具，可以将倾斜摄影数据中的纹理数据采用纹理压缩格式压缩，压缩后的纹理打包到.osgb模型文件中，最后再对打包后的.osgb文件做zip压缩，从而保证压缩后的数据足够小，压缩后的文件格式仍然是.osgb的模型文件。通过数据压缩，纹理数据和模型可以一次性下载、一次性载入内存，纹理无需解压缩即可直接载入显存，做到更加快捷地加载模型，同时降低了显存占用，这样既可以提高模型数据加载量，也整体提升了性能体验。

　　SuperMapGIS加载海量倾斜数据的性能指标

　　衡量三维场景性能的重要指标是帧率信息，即表示三维场景每秒钟能够渲染的次数。帧率越高代表性能体验越流畅。一般来说15至20帧可以接受，30帧左右可算是基本流畅，45帧以上则达到了完全流畅的程度。除了帧率，数据加载效率、CPU和内存占用也是评价场景性能高低的指标。

　　SuperMapGIS7C(2015)支持瞬间全幅加载TB级倾斜摄影数据，漫游帧率高、无卡顿感，占用CPU、内存资源低，整体性能体验较好。实际测试加载过中国最大一份450平方公里的倾斜摄影模型，运行非常流畅、稳定。

　　使用中端PC台式机对数字保定三维地理信息系统、数字唐山地理空间框架、河北城市实景三维综合应用平台等项目的倾斜模型数据进行测试，平均性能指标如下：

　　渲染100万左右的三角面片渲染时，帧率不低于48帧，内存占用不超过500MB，CPU占用率不超过14%。

　　渲染200万左右的三角面片渲染时，平均帧率不低于30帧，内存占用660MB左右，CPU占用率不超过20%。