[發(fā)明專利]基于瓦片技術(shù)的電子海圖顯示方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711399448.5
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108052642A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周牧;余斌;田增山;陳納新;呂文俊
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30;G06T9/00;G06T11/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于瓦片技術(shù)的電子海圖顯示的實現(xiàn)方法。首先，服務(wù)器將多幅比例尺不同的電子海圖按照金字塔層次模型分割為固定尺寸大小的正方形柵格圖片，這些柵格圖片就是海圖瓦片。然后，服務(wù)器根據(jù)瓦片所在金子塔的層級以及坐標(biāo)信息對地圖瓦片進行編碼，并根據(jù)海圖瓦片的編碼信息存儲瓦片。其次，客戶端利用坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式確定視窗顯示的地理坐標(biāo)范圍，再將地理坐標(biāo)范圍轉(zhuǎn)化為海圖瓦片的編號范圍，并且根據(jù)瓦片的編號向服務(wù)器請求海圖瓦片。最后，客戶端將得到的電子海圖瓦片拼接為大紋理，并將大紋理通過OpenGL紋理映射技術(shù)渲染顯示在屏幕上。本發(fā)明提高了電子海圖的顯示效率，擴展了電子海圖的應(yīng)用場景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于瓦片技術(shù)的電子海圖顯示方法。

背景技術(shù)

WebGIS(網(wǎng)絡(luò)地圖信息系統(tǒng))是Internet(互聯(lián)網(wǎng))技術(shù)應(yīng)用于GIS(地理信息系統(tǒng))的產(chǎn)物。早期的WebGIS如采用B/S(Browser/Server)架構(gòu)的WMS(Web Map Server網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù))，其地圖渲染原理是由服務(wù)器實時渲染繪制為圖片，然后再加載到瀏覽器進行顯示。這種渲染方式不可避免的增加了服務(wù)器的負荷，與此同時也降低了系統(tǒng)渲染地圖的效率。Google(谷歌)提出瓦片地圖技術(shù)以預(yù)先切片(地圖瓦片)的方式存儲在服務(wù)器端，客戶端直接請求服務(wù)器訪問地圖瓦片，有效解決了傳統(tǒng)WebGIS出圖慢，效率低下的問題。瓦片式已經(jīng)成為目前最為主流的GIS形式。

進入二十一世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使人類社會進入了數(shù)字化和信息化時代，人們的日常生活越來越離不開各種數(shù)字化的智能設(shè)備。伴隨著國際航運業(yè)的快速發(fā)展及導(dǎo)航理論的不斷提高，船舶導(dǎo)航技術(shù)也在不斷的發(fā)展和完善。電子海圖顯示與信息系統(tǒng)(Electronic Chart Display and Information System,ECDIS)是隨著計算機科學(xué)發(fā)展而形成的綜合式船舶實時導(dǎo)航信息系統(tǒng)，是繼雷達/自動雷達標(biāo)繪儀(Automatic RadarPlotting Aids,ARPA)之后的現(xiàn)代船舶綜合導(dǎo)航系統(tǒng)的核心設(shè)備。

目前的電子海圖信息與顯示系統(tǒng)(Electronic Chart Display and InformationSystem,ECDIS)主要是配備在船舶上的單機應(yīng)用，而且電子海圖的顯示流程主要是ENC(Electronic Navigational Chart)文件參照S-57《數(shù)字航道數(shù)據(jù)傳輸標(biāo)準(zhǔn)》解析出海圖物標(biāo)信息，再根據(jù)S-52《ECDIS海圖內(nèi)容與顯示規(guī)范》進行實時繪制顯示。為了提高電子海圖的顯示效率，以及應(yīng)用范圍，基于瓦片技術(shù)給出了一種電子海圖快速顯示的方式。

OpenGL(Open Graphics Library)一種被廣泛應(yīng)用于2D和3D圖形應(yīng)用編程接口(Application Programming Interface,API)的軟件庫。OpenGL能夠直接訪問顯卡，并且能夠直接提供硬件渲染。因此OpenGL能夠不受CPU(Central Processing Unit)的限制，實現(xiàn)2D和3D圖形的高質(zhì)量渲染。紋理映射是OpenGL的關(guān)鍵技術(shù)。OpenGL不僅可應(yīng)用于QT，MFC圖形界面應(yīng)用程序開發(fā)框架，而且還通過與javaScript綁定，作為Web圖形庫為HTML canvas提供硬件加速功能，因此OpenGL技術(shù)可應(yīng)用于瀏覽器、客戶端等多種場景。

空間地理經(jīng)緯度信息采用的是地理坐標(biāo)系，客戶端屏幕采用的是屏幕坐標(biāo)系。因此將電子海圖渲染到屏幕顯示的過程需要將地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為世界坐標(biāo)系，然后再將世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為屏幕坐標(biāo)系。如說明書附圖1，地理坐標(biāo)系與世界坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換是通過墨卡托投影轉(zhuǎn)換。而世界坐標(biāo)與屏幕坐標(biāo)系的相互轉(zhuǎn)換則是通過比例尺來變換實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是在于解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于瓦片技術(shù)的電子海圖顯示方法，擴展了電子海圖的應(yīng)用場景，同時基于OpenGL技術(shù)實現(xiàn)了電子海圖的快速顯示。本發(fā)明所述基于瓦片技術(shù)的電子海圖顯示方法，包括以下步驟：

步驟一、服務(wù)器按照金字塔層次模型分割電子海圖。所述步驟一包含兩個子步驟：