[發明專利]顧及線寬一致性的矢量地圖實線符號繪制方法

有效

• 申請號: 201911365364.9
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111127297B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 鄭培蓓;樂松山;潘精明;溫永寧;陳旻;閭國年
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06T11/20;G09B29/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種顧及線寬一致性的實線地圖符號繪制方法，包括以下步驟：首先對待繪制的線要素進行初始化，指定以屏幕像素為單位的線寬，并確定世界坐標系和屏幕坐標系之間的轉換規則。接著，按照坐標轉換規則將屏幕線寬轉換為世界坐標系的線寬，并在世界坐標系下對矢量線要素進行三角化操作。然后，按照所構建的顧及線寬一致性的GPU狀態協議，在CPU中組織狀態協議內容并傳遞到GPU中。最終，在GPU中獲取初始最大線寬和縮放系數等狀態協議后進行保持線寬一致的實線符號繪制。本發明通過構建實線符號繪制的狀態協議，驅動CPU?GPU協同工作等技術手段，突破了傳統不管線寬一致性、反復三角化的問題，進而實現了一種高效的地圖矢量線要素繪制工藝。

技術領域

本發明涉及數字地圖制圖領域和地理信息系統領域的一種矢量線要素繪制方法，尤其涉及一種顧及線寬一致性的矢量地圖實線符號繪制方法。

背景技術

地圖是將真實地理世界中各種空間實體信息傳遞給讀圖者的有效媒介，地圖符號化既是對空間實體的抽象，也是將空間實體進行視覺表達的繪制手段。數字地圖制圖是通過計算機來進行地圖的可視化表達，點、線和面要素的符號化繪制是生成數字地圖的基礎。其中，矢量線要素的符號化表達既要考慮線寬、顏色、線型等繪圖要素，還需要考慮隨著地圖縮放線寬是否保持一致的問題。實線符號是表達矢量線要素的重要方法，通常用于表達道路中心線、河流網絡、確定邊界等。根據地圖配圖的需求，實線地圖符號在諸多情況下都需要隨地圖縮放保持線寬。

針對這種線寬一致性的繪圖需求，現有的研究主要有兩大類：

(1)基于純軟件繪制的方法。例如，論文《面向GIS的矢量線狀符號填充算法研究》(張海泉,潘懋,吳煥萍,等.《地理與地理信息科學》,2004,20(04):11-14.)，給出了一種基于GDI+的純軟件繪制方法來表達矢量線要素。該種方法嚴格依賴于矢量線的屏幕坐標和屏幕寬度，當地圖縮放時，需要不斷的進行重新計算和繪制，嚴重降低了地圖顯示的效率。針對此效率低下的問題，后續的研究大多數集中于如何用硬件加速的方法，即GPU繪制的方法來實現矢量線符號的繪制。

(2)基于GPU繪制的方法。此類方法主要是研究如何通過GPU著色器(Shader)來繪制線符號。例如，論文《A?function-based?linear?map?symbol?building?and?renderingmethod?using?shader?language》(Yue?SS,Yang?JS,Chen?M,等.《International?Journalof?Geographical?Information?Science》，2016,30(2):143-16)提出了一種利用OpenGLShader來構建線符號并用GPU繪制。該方法依賴于一個顏色二維數組來表達符號結構，整個方法中只是針對固定地圖比例尺的線符號繪制，對于線寬的一致性問題并沒有涉及。而論文《一種基于屏幕的三維地圖線狀符號渲染方法》(劉君妍，陳雅茜，高亦遠，等.《地球信息科學學報》，2018,20(8):1047-1054)提出了將矢量線要素映射成為紋理數據，通過紋理數據來繪制線；該方法主要是針對線要素與地形的融合，線要素的線寬處理明確是隨著地圖縮放而變化的。此外名稱為“基于GPU的地圖線形符號繪制方法及系統”(申請號201310125110.6)的中國專利，名為“基于GPU的寬度漸變線型地圖符號繪制方法”(申請號201610015703.0)的中國專利，都是在分析GPU繪制矢量線要素難點的基礎上，提出了用Shader著色器來繪制線符號的方法。但是這些方法都是針對固定比例尺的線符號繪制，當地圖比例尺變化時，為了保持線寬不變，前述方法都需要重新三角化和繪制。反復不斷的三角化對繪制效率具有明顯的影響，由此造成了地圖的縮放交互仍然存在效率瓶頸。