[發明專利]一種基于自然環境因素數據的可視化方法

有效

• 申請號: 201911266472.0
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN111046260B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 黃強;張志明;代小強;張云;謝蘭川
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: G06F16/904
• 分類號: G06F16/904
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

1.一種基于自然環境因素數據的可視化方法，其特征在于：包括以下步驟：

a、基于現階段主要自然環境因素數據分布、分類、特點及應用領域，構建包含自然環境因素數據資源庫；然后對自然環境因素數據資源庫進行分類，構建自然環境因素數據庫的體系結構和總體架構，建立自然環境因素數據庫；

b、根據步驟a中自然環境因素數據庫中特定地點即采集地點的環境因素以及特定地點即采集地點的環境因素隨時間的變化特點，建立相應的時序變化模型；

c、根據步驟a中自然環境因素數據庫中的環境介質數據，構建相應的空間變化模型，掌握不同區域環境因素變化特征；所述空間變化模型根據環境介質數據的特點以及可視化展示調整數據結構，利用2.5維面可視化設計思想和三種坐標轉換，完成數據空間的整理以及數據空間到圖形空間的映射；

所述利用2.5維面可視化設計思想和三種坐標轉換的具體步驟為：平面網格坐標到紋理空間坐標的轉換過程按以下公式進行：

pos.z＝textureData.r；

將數據大小映射為點的高度坐標；其中，pos.x，pos.y代表紋理空間坐標，pos.z代表點的高度坐標；LonSampleNum和LatSampleNum分別代表經緯度方向采樣點數目，textureData.r代表數據紋理；

在網格頂點引入高度值，便將二維面片轉換為2.5維面；

按以下公式將紋理空間坐標轉換為大地坐標：

lon＝MinLon+(MaxLon－MinLon)·pox.x；

lat＝MinLat+(MaxLat－MinLat)·pox.y；

alt＝pos.z·α+β；

其中，lon、lat、alt分別為大地坐標中的經度、緯度和高度；MinLon、MinLat、MaxLon、MaxLat代表數據所在經緯度的下、上限；α和β為高度縮放系數；

在2.5維面中，引入高度縮放系數以放大高度比例，將大地坐標轉化為空間直角系坐標，按以下公式進行：

X＝(N+alt)·cos(lat)·cos(lon)；

Y＝(N+alt)·cos(lat)·sin(lon)；

Z＝(N·(1-es)+alt)·sin(lat)；

其中，X、Y、Z為空間直角系坐標3個分量；

es和N通過以下公式得到：

es＝2fla-fla²；

其中，re、rp分別代表地球的赤道半徑和兩極半徑；

d、根據步驟b的時序變化模型以及步驟c的空間變化模型的特點，搭建可視化展示系統，實現關鍵環境因素數據在顯示屏上展示的功能。

2.根據權利要求1所述的一種基于自然環境因素數據的可視化方法，其特征在于：所述自然環境因素數據庫數據庫采用SOA架構技術為依托，以面向對象的架構設計替代模型設計，以服務為基礎搭建系統架構。

3.根據權利要求2所述的一種基于自然環境因素數據的可視化方法，其特征在于：所述建立相應的時序變化模型具體步驟為：將源數據轉換為幾何數據，對基本數據映射采用線性傳遞函數，按照數據大小在顏色表中取相應值，進行歸一化處理；對非線性數據映射經過歸一化處理后，按照以下公式進行計算：

其中，x表示數據強度值；n表示數據場中采樣點個數；f(σ)表示強度為σ的點的數量；y(x)為該強度值對應的顏色紋理橫坐標，其閾值范圍為[0,1]。

4.根據權利要求3所述的一種基于自然環境因素數據的可視化方法，其特征在于：所述歸一化處理的步驟為：令源數據有效閾值范圍為[T₁,T₂]，按照以下公式進行歸一化處理：

其中，d為任意源數據。

5.根據權利要求4所述的一種基于自然環境因素數據的可視化方法，其特征在于：所述可視化展示系統分為三層，分別為數據層、映射層和可視化層。