三维模型轻量化技术

陈龙， 郭军， 张建中

(煤炭科学研究总院 矿山大数据研究院， 北京 100013)

收稿日期：2021-02-24；修回日期：2021-04-26；责任编辑：盛男，郑海霞。

基金项目：北京市科技计划应用技术协同创新资助项目(Z201100004520015)；中国煤炭科工集团有限公司科技创新创业资金专项资助项目(2019-2-ZD002)。

作者简介：陈龙(1987—)，男，山西山阴人，工程师，硕士，主要从事三维地理信息系统研发工作，E-mail:chenlong@ccteg-bigdata.com。

引用格式：陈龙，郭军，张建中.三维模型轻量化技术[J].工矿自动化，2021,47(5)：116-120.

CHEN Long,GUO Jun,ZHANG Jianzhong.3D model lightweight technology[J].Industry and Mine Automation，2021,47(5)：116-120.

0 引言

随着WebGL技术的出现，用户无需安装任何插件就可在浏览器端直接打开三维可视化系统，提高了用户体验[1]。Cesium是一款基于WebGL技术实现的三维渲染引擎，在HTML5标准的浏览器和移动端运行[2]，有详细的API文档和活跃的社区支持，可实现2D、2.5D、3D形式的地图展示。通过Cesium将煤矿空间地理信息进行可视化表达，为煤矿“一张图”、管控一体化、煤矿数字孪生等应用提供了保障[3]。

随着三维模型数据量的增大，模型加载速度降低且浏览不流畅，因此需要对三维模型进行轻量化处理，但是Cesium并没有提供三维模型轻量化工具[4]。本文在分析Cesium的模型格式3DTiles的基础上，从批渲染、带宽节省和数据量降低3个方面提出了一种三维模型轻量化技术，可达到三维模型高效加载且浏览流畅的目的。

1 3DTiles格式

3DTiles是散列文件的合集，记录了模型属性数据、逻辑关系等，是一种对数据的组织方式[5]。3DTiles在glTF基础上加入了 多细节层次(Level of Detail，LOD)结构，如图1所示。

图1 3DTiles结构Fig.1 3DTile structure

3DTiles包括tileset.json文件和Data文件。Data文件里面包括多个三维瓦片文件集Tile_0_0，Tile_0_1，…，每个瓦片文件集包括1个json文件和Tiles，Tiles里面包含多个Tile文件。……