近年来,随着无人机、三维激光扫描等数据采集技术的发展,有效降低了三维空间数据的获取成本和时间周期,提高了数据精度。然而随着大规模三维空间数据的不断积累,三维空间数据如何在B/S下高效地发布、传输、可视化和分析成为一个亟待解决的问题。随着WebGL与Web开发技术的发展,产生了众多的三维可视化框架,Cesium作为目前性能优异的三维可视化框架之一,它能够在三维虚拟地球场景中添加丰富多样的地理要素。Cesium团队设计并研发了3D Tiles数据结构,便于海量三维空间数据的网络传输与渲染。虽然它是开源的一套规范,但是如何去生成3D Tiles,官方并没有给出合理的解决方案。当然,AGI公司开源了部分3D Tiles处理工具,在倾斜摄影数据方面已经能很好地进行处理,但在人工大模型和点云方面还没有很好地解决方案。本文通过详细研究Cesium框架与3D Tiles数据规范,提出了一种大规模三维场景瓦片构建的解决方案,并对海量三维空间数据的可视化做了相关研究,主要包括以下工作:1.对目前比较流行的几种三维瓦片数据规范进行了概括总结,并对近年来三维瓦片构建技术以及基于Cesium的可视化研究做了相关介绍。2.对Cesium的体系架构、3D Tiles渲染调度相关类进行了阐述。详细研究了gl TF模型数据格式,包括gl TF节点组织、数据访问规则以及二进制形式glb文件结构等。对3D Tiles的定义内容进行详细解析,包括瓦片数据常用的几种数据格式以及瓦片集数据各属性之间的关系和含义。3.对三维瓦片构建相关技术进行研究。提出了一种基于八叉树的三维场景分割算法,并对分割完的场景进行网格简化或点云抽稀过程,从而生成具有多细节层次的场景散列文件。并根据3D Tiles数据规范,对散列文件进行数据格式转换生成3D Tiles的瓦片数据,介绍了3D Tiles瓦片集数据中可以使用的几种空间索引结构以及适用条件,并采用八叉树空间索引结构生成3D Tiles的索引文件,最终生成具有多细节层次的3D Tiles三维瓦片数据结构。4.海量三维空间数据可视化技术研究。对Cesium场景裁剪技术进行了研究,通过背面裁剪和视景体裁剪先剔除不可见的瓦片数据。根据瓦片的空间几何误差计算屏幕空间误差SSE,并依据Cesium的LOD调度策略选择满足条件的瓦片。依据Cesium四叉树调度渲染原理,提出了基于八叉树的海量三维空间数据调度算法,通过使用跳跃式加载、动态屏幕空间误差、控制请求文件队列数量来提高渲染速度,降低了Cesium面对大规模三维空间数据的渲染压力。5.可视化平台搭建。为验证本文相关算法,设计并研发了基于Cesium的WebGIS可视化平台。系统采用前后端分离的方式,前端采用Vue和Cesium集成构成客户端部分。服务端采用Node JS来进行系统发布、数据发布、处理请求、操作数据库等。数据库采用My SQL关系型数据库,对瓦片属性信息进行存储,方便属性信息管理。结合Cesium相关空间分析功能,设计了地图显示、数据可视化、数据分析功能等模块,并进行了相关功能的测试,满足了项目需求,验证了本文相关方法的有效性。