[發明專利]一種三維GIS中實時使地形精確貼合條狀模型的方法

有效

• 申請號: 202010878077.4
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112017285B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 肖劍;陳超;牛玉剛;梁長青
• 申請（專利權）人: 北京國遙新天地信息技術股份有限公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種三維GIS中實時使地形精確貼合條狀模型的方法，包括以下步驟：根據相機或視角的高度不同調度四叉樹結構的地形瓦塊，加載DEM數據生成高度圖紋理；根據條狀模型中心線、模型截面寬度、過渡區寬度構建中心線緩沖區三角網格；對于和中心線緩沖區三角網格相交的地形瓦塊，將中心線緩沖區三角網格和地形瓦塊高度圖紋理一起傳入GPU，通過渲染到紋理技術進行一次對高度圖紋理每個像素的并行修正計算得到一張新的高度圖紋理；使用新的高度圖紋理構建地形瓦塊三角網格，渲染地形瓦塊，生成精確貼合條狀模型的地形圖像，輸出到顯示設備。

技術領域

本發明涉及三維GIS地理信息系統數字地球地理數據仿真技術領域，尤其涉及一種三維數字地球中實時使地形精確貼合條狀模型的方法。

背景技術

三維地理信息系統數字地球仿真技術結合計算機技術、圖形圖像技術、控制技術等多個學科，對現實世界進行三維建模并在三維場景中實時驅動顯示，從而延伸人類感覺器官。在數字地球上使用高程數據、衛星影像、模型等構建三維仿真場景，能夠直觀地展示地理位置、地形地貌、土壤水文、植被建筑等地理信息，并且用戶可以自由地在三維場景中操控、漫游。在一些三維地理信息仿真領域中會加載一些貼地修建的公路、鐵路、水渠、堤壩等長條狀模型，這些模型的底面都有其固有的高度，而三維地形地貌由于地形數據精度不足等原因，常常和模型底面的高度不一致，導致全部或部分模型懸空或者被地形掩埋。為了讓地形和模型的底面貼合，現有的技術一類是使用工具手工編輯地形的方式，一點點修正地形的高度，另一類是通過預處理對模型底面高度進行采樣生成一份高程修正數據，和原有高程數據疊加融合顯示，從而達到模型貼地的效果。但是這兩類方法都需要人工預處理，而且地形修改的效果較差，修正后的地形和模型旁邊原有地形之間難以生成平滑過渡的效果。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種實時的，無需數據預處理的，地形過渡平滑的三維數字地球中實時使地形精確貼合條狀模型的方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種三維數字地球中實時使地形精確貼合條狀模型的方法，包括以下步驟：

1)根據相機或視角的高度不同調度四叉樹結構的地形瓦塊，加載DEM數據生成高度圖紋理；

2)根據條狀模型中心線、模型截面寬度、過渡區寬度構建中心線緩沖區三角網格；

3)對于和路線緩沖區模型相交的地形瓦塊，將中心線緩沖區三角網格和地形瓦塊高度圖紋理一起傳入GPU，通過渲染到紋理技術進行一次對高度圖紋理每個像素的并行修正計算得到一張新的高度圖紋理；

4)使用新的高度圖紋理構建地形瓦塊三角網格，渲染地形瓦塊，生成精確貼合公路模型的地形圖像，和模型圖像一起輸出到顯示設備。

進一步地，步驟1)包括，根據相機或視角的高度不同，調度按墨卡托或WGS84投影切片規則構建的地形瓦塊四叉樹，選取一定級別范圍內的不同區塊的地形瓦塊進行顯示。通過計算瓦塊投影到三維渲染窗口的投影面積，當投影面積大于一定數值時，則切換到下一級瓦塊，從而使得離相機近的地方顯示高級別的瓦塊，離相機遠的地方顯示低級別的瓦塊，達到顯示效果和顯示效率的平衡。加載地形瓦塊時根據其級別和地理范圍讀取DEM柵格數據生成高度圖紋理傳入GPU，該DEM柵格數據可以是.tif/.egc/.egx等格式的DEM數據，也可以是預先切割好的DEM瓦塊金字塔，也可以是互聯網公開的DEM數據源。

進一步地，步驟2)包括，從公路、鐵路、水渠、堤壩等長條狀的人工建筑的BIM建筑信息模型中獲取模型軸線作為模型中心線。根據模型中心線和模型橫截面寬度、過渡區寬度，構建中心線緩沖區三角網格，中心線緩沖區三角網格的每個頂點的z值中存儲模型中心線的高度，模型每個頂點的紋理坐標中存儲該頂點到模型中心線的距離。