[發明專利]基于時序特征和粒子系統的WebGIS時空過程模擬方法

有效

• 申請號: 201611243485.2
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106846474B
• 公開（公告）日: 2020-04-03
• 發明（設計）人: 付琨;胡巖峰;顧爽;徐匯軍;王洋;錢晶;付啟明;張堯
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所蘇州研究院
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T15/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 石艷紅;王銘陸

基于時序特征和粒子系統的WebGIS時空過程模擬方法，包括分別創建WebGIS場景和粒子系統場景并進行場景融合；其次基于時間序列分析時空過程的特征，對時空現象產生、發展和滅亡的過程進行抽象表達；之后根據運動規則更新粒子狀態，并執行渲染完成時空過程可視化。本發明彌補了WebGIS對雨、風、云等自然現象表達的不足，擴展其時空信息動態展現能力，支持反演和預測，從而為探索現象的時空變化規律提供支撐。

技術領域

本發明涉及地理信息可視化領域，特別是一種基于時序特征和粒子系統的WebGIS時空過程模擬方法。

背景技術

WebGIS（網絡地理空間信息系統）的發展已趨于完善，傳統的二維WebGIS具備優秀的空間分析和二維數據表達能力，但存在三維幾何位置信息、空間拓撲信息以及部分語義缺失等問題。

隨著互聯網快速普及和HTML5技術的快速發展和應用，將新一代Web3D繪圖標準、WebGL技術與二維WebGIS相結合形成的三維WebGIS為GIS的發展注入了新鮮血液。與二維GIS相比，三維WebGIS可從空間的角度分析和顯示客觀世界對象，具有更加直觀、更加真實、更加具體的優勢，且不需要安裝插件，擁有更好的渲染效果和兼容性。

在以往的圖形學建模研究中，數學建模方法通常用來描述形狀相對穩定變化的物體，幾何建模方法通常用來模擬形狀相對規則的物體，而對雨、雪、云等自然現象，由于沒有穩定的形狀，且外觀不斷變化，需要另一種建模工具來解決這類特殊問題。

在WebGIS發展中，通常基于二維地圖進行數據分析可視化，所涉及的展示方式也以幾何圖形為主。近年來，隨著三維WebGIS受到越來越多的重視，其研究內容也擴展到了更多的領域，需要對云、霧、雪、塵、發光軌跡等進行一些特定的現象模擬與可視化，但這類現象具備數據量大、更新頻率高等特點，且用傳統的WebGIS渲染技術難以實現。因此，在WebGIS中模擬形狀不固定且隨時間變化的自然現象是一個還待解決的問題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種基于時序特征和粒子系統的Web GIS時空過程模擬方法，該基于時序特征和粒子系統的Web GIS時空過程模擬方法能夠解決現有WebGIS系統中主要通過規則圖形進行可視化展現，無法對云、霧、雪、塵、發光軌跡等沒有固定形狀和外觀、且隨時間不斷變化的自然現象進行表達，從而缺少對此類自然現象的展現和分析支撐問題。通過本發明提出的方法，實現三維WebGIS平臺與粒子系統場景融合、時空現象模擬和地理信息的一體化展現，為探索時空軌跡現象的規律和后續研究提供豐富、直觀的可視化支持。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種基于時序特征和粒子系統的WebGIS時空過程模擬方法，包括以下步驟。

步驟1，WebGIS場景創建：采用網絡繪圖標準WebGL進行WebGIS場景的創建，創建后的WebGIS場景包括三維數字地球、相機一和渲染器一。

步驟2，粒子系統場景創建：創建粒子系統場景，創建后的粒子系統場景包括粒子發射器、相機二和渲染器二。

步驟3，場景融合：將步驟1創建的WebGIS場景和步驟2創建的粒子系統場景進行融合，具體融合方法為：

a）同步坐標系統：將步驟1創建的WebGIS場景的坐標系統和步驟2創建的粒子系統場景的坐標系統進行統一，并同步到WGS84。

b）同步相機視野：坐標系統同步完成后，將WebGIS場景中相機一的視野與粒子系統場景中相機二的視野進行同步。

c）同步視點變換矩陣：將視野同步后的相機一和相機二的視點變換矩陣進行同步。

d）獲取WebGIS中實體的位置關系：獲取WebGIS中包含三維數字地球在內所有實體的位置信息，并將其中的地理坐標系轉為世界坐標系。