[發(fā)明專利]一種基于二維數(shù)據(jù)實現(xiàn)三維場景全自動構(gòu)建的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010789780.8
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN112150604B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬家俊;奚大平;江文萍;王瑩;劉一飛
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: G06T17/00
• 分類號: G06T17/00
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時代知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 孔燦

1.一種基于二維數(shù)據(jù)的三維場景全自動構(gòu)建方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

S1：shp文件讀取程序啟動，按照用戶輸入的shp文件路徑讀取各類shp數(shù)據(jù)，然后讀取程序調(diào)用GDAL庫對其解析，獲取各類二維shp數(shù)據(jù)；

S2：初始三角網(wǎng)構(gòu)建程序啟動，根據(jù)S1中的各類二維shp數(shù)據(jù)構(gòu)建初始三角網(wǎng)；

S3：計算初始三角網(wǎng)中各類數(shù)據(jù)高程值；

S4：利用所述各類數(shù)據(jù)高程值，通過CGAL技術(shù)將綠地面、居民地、水系、道路面、道路中心線數(shù)據(jù)作為約束數(shù)據(jù)實現(xiàn)約束扣取或刪除，將約束后三角網(wǎng)作為地形構(gòu)建三維模型；

S5：在所述地形構(gòu)建三維模型的基礎(chǔ)上，利用OSG技術(shù)根據(jù)各類數(shù)據(jù)高程值分別對綠地面、居民地、水系、道路面、道路中心線構(gòu)建各要素三維模型；

S6：場景構(gòu)建完成；通過不同的交互模式，實現(xiàn)對場景的漫游、交互和測量操作，最后根據(jù)不同的操作進(jìn)行結(jié)果輸出，并將結(jié)果存入本地。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于二維數(shù)據(jù)的三維場景全自動構(gòu)建方法，其特征在于：

步驟S1中，系統(tǒng)使用常規(guī)二維shp數(shù)據(jù)，shp文件讀取程序在獲取二維shp數(shù)據(jù)文件夾路徑后，通過GDAL對其解析，獲取包括地形控制點、地型地貌線、綠地面、居民地、水系、道路面、道路中心線在內(nèi)的多種二維數(shù)據(jù)；

所述shp數(shù)據(jù)文件的各類文件名須按照要求固定；

所述程序在運行過程中能夠全自動構(gòu)建場景；

所述道路面和道路中心線均屬于道路數(shù)據(jù)，用戶需要按要求分開。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于二維數(shù)據(jù)的三維場景全自動構(gòu)建方法，其特征在于：

步驟S2具體為：通過基于GDAL實現(xiàn)了對二維數(shù)據(jù)的讀取后，初始三角網(wǎng)構(gòu)建程序啟動，開始使用所述各類二維shp數(shù)據(jù)中的地形控制點、地型地貌線數(shù)據(jù)構(gòu)建初始三角網(wǎng)。

4.如權(quán)利要求2所述的一種基于二維數(shù)據(jù)的三維場景全自動構(gòu)建方法，其特征在于：

步驟S3具體為：shp文件讀取程序繼續(xù)讀取綠地面、居民地、水系、道路面、道路中心線數(shù)據(jù)，根據(jù)步驟S2生成的初始三角網(wǎng)，使用空間索引技術(shù)對三角網(wǎng)構(gòu)建索引，然后計算綠地面、居民地、水系、道路面、道路中心線數(shù)據(jù)的高程值。

5.如權(quán)利要求1所述的一種基于二維數(shù)據(jù)的三維場景全自動構(gòu)建方法，其特征在于：

步驟S4中，根據(jù)步驟S3計算的高程值得到各要素頂點坐標(biāo)，然后將道路中心線數(shù)據(jù)按照道路寬屬性，橫向拓寬成高等級道路面數(shù)據(jù)；將各要素作為約束數(shù)據(jù)，對初始三角網(wǎng)實現(xiàn)約束扣取，得到約束不規(guī)則三角網(wǎng)作為地形構(gòu)建三維模型；分為兩種情況：

將綠地面數(shù)據(jù)作為約束面，扣取綠地面三角網(wǎng)，用于綠地面要素模型的構(gòu)建；

將居民地、水系、道路面、道路中心線面數(shù)據(jù)分別作為約束面，直接刪除對應(yīng)三角網(wǎng)，得到最終約束后的地形三角網(wǎng)，作為地形構(gòu)建三維模型。

6.如權(quán)利要求1所述的一種基于二維數(shù)據(jù)的三維場景全自動構(gòu)建方法，其特征在于：

步驟S5中，所述各要素三維模型；包括：

根據(jù)綠地面三角網(wǎng)構(gòu)建綠地面要素模型；

根據(jù)居民地要素構(gòu)建居民地要素模型；

根據(jù)水系要素構(gòu)建水系要素模型；

根據(jù)道路面要素構(gòu)建道路面要素模型；

根據(jù)道路中心線拓寬后得到的高等級道路面構(gòu)建高等級道路面模型；

所述水系要素模型為動態(tài)模型；所述水系要素的程序是基于GLSL代碼實現(xiàn)的，實現(xiàn)了水系要素上下波動以及法線紋理效果，實現(xiàn)對水系要素的動態(tài)模擬；

所述居民地要素模型的構(gòu)建按照層高數(shù)據(jù)乘層高獲得，紋理分層映射。

7.一種基于二維數(shù)據(jù)的三維場景全自動構(gòu)建系統(tǒng)，適用于權(quán)利要求1-6任意一項 所述的方法，其特征在于：包括：shp數(shù)據(jù)讀取模塊、初始三角網(wǎng)構(gòu)建模塊、數(shù)據(jù)高程值計算模塊、約束不規(guī)則三角網(wǎng)構(gòu)建模塊、三維模型構(gòu)建模塊；

所述shp數(shù)據(jù)讀取模塊通過GDAL讀取并解析二維shp數(shù)據(jù)，用于初始三角網(wǎng)構(gòu)建模塊的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建；

所述初始三角網(wǎng)構(gòu)建模塊根據(jù)所述shp數(shù)據(jù)讀取模塊讀取并解析的地形控制點、地型地貌線數(shù)據(jù)構(gòu)建初始三角網(wǎng)；

所述數(shù)據(jù) 高程值計算模塊用于計算所述初始三角網(wǎng)中綠地面、居民地、水系、道路面、道路中心線數(shù)據(jù)的高程值；

所述約束不規(guī)則三角網(wǎng)構(gòu)建模塊根據(jù)所述高程值，同時對所述初始三角網(wǎng)進(jìn)行約束數(shù)據(jù)約束扣取，從而構(gòu)建約束不規(guī)則三角網(wǎng)作為地形構(gòu)建三維模型；

所述三維模型構(gòu)建模塊在所述地形構(gòu)建三維模型的基礎(chǔ)上，然后將各要素分別根據(jù)計算得到的高程值構(gòu)建各要素三維模型。