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自然資源數據三維可視化方法和系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510413097.3

申請日:

2015.07.14

公開號:

CN105069020A

公開日:

2015.11.18

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G06F 17/30申請日:20150714|||公開
IPC分類號: G06F17/30 主分類號: G06F17/30
申請人: 國家信息中心
發明人: 李浩川; 周月敏; 吳發云; 彭松波; 王麗麗; 鄧媛媛; 張圓圓; 李晶云; 胡畔
地址: 100045北京市西城區三里河路58號
優先權:
專利代理機構: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司11129 代理人: 高麗萍
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510413097.3

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2018.09.21|||2015.12.16|||2015.11.18

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明涉及一種自然資源數據在線三維可視化方法和系統,該方法主要包括自然資源數據組織與存儲步驟以及自然資源數據處理與三維可視化步驟,自然資源數據組織與存儲步驟首先根據自然資源數據特點和業務特性進行數據類型的劃分并將自然資源數據采用金字塔模型制作由若干瓦片形成的瓦片圖片數據,然后對各瓦片進行編碼且基于嵌入式數據庫技術建立瓦片數據集存儲入數據庫,并且在存儲過程中分別為各瓦片建立四叉樹空間索引;自然資源數據處理與三維可視化步驟包括站點站位三維可視化和自然環境對象動態三維可視化。該方法實現了在高性能三維可視化環境下,對各類自然資源與地理空間信息數據的實時在線三維渲染展示。

權利要求書

1.一種自然資源數據三維可視化方法,其特征在于,包括自然資源數據組織與存儲步驟
以及自然資源數據處理與三維可視化步驟:
所述自然資源數據組織與存儲步驟,首先根據自然資源數據特點和業務特性進行數據類
型的劃分并將自然資源數據采用金字塔模型制作由若干瓦片形成的瓦片圖片數據,然后對各
瓦片進行編碼且基于嵌入式數據庫技術建立瓦片數據集存儲入數據庫,并且在存儲過程中分
別為各瓦片建立四叉樹空間索引;
所述自然資源數據處理與三維可視化步驟包括站點站位三維可視化和自然環境對象動態
三維可視化,
所述站點站位三維可視化,首先將各類型的綜合數據的標識字段與站點站位數據的屬性
字段進行掛接關聯,使綜合數據與站點站位數據產生關聯關系并具備空間屬性,再將掛接后
的綜合數據進行動態組織與重構,將站點站位數據關聯得到的綜合數據進行類型劃分后統一
建立數據索引并按類型順序排列,再基于站點站位空間位置信息對站點站位數據及其關聯信
息進行紋理繪制和在線渲染;
所述自然環境對象動態三維可視化,包括自然環境對象動態三維表達和多時相動態三維
表達;所述自然環境對象動態三維表達,首先對自然環境對象數據進行運行軌跡和特征信息
提取,然后在GIS服務器發布的WMS服務中通過模型動畫和模型運行軌跡仿真的方式進行
在線動態三維表達;所述多時相動態三維表達,首先采用數據的時間版本處理方式對不同時
期的圖像數據加以時間標識,通過不同數據的時間版本來區分不同時期的圖像數據,然后在
GIS服務器發布的WMS服務中以時間軸的控制方式對于在時間序列上有連續變化的數據進
行在線多時相動態三維表達。
2.根據權利要求1所述的三維可視化方法,其特征在于,所述自然資源數據處理與三維
可視化步驟還包括矢量數據三維可視化和柵格圖像三維可視化,
所述矢量數據三維可視化,首先加載矢量數據并獲取地形瓦片二維投影的外包矩形范圍,
篩選出對應的矢量要素集合,再讀取并實時渲染所述矢量要素集合,導出離屏紋理并疊加所
述地形瓦片,然后在GIS服務器發布的WMS服務中進行三維顯示與在線渲染;
所述柵格圖像三維可視化,首先根據窗口顯示范圍要求利用所述四叉樹空間索引調用采
用所述金字塔模型制作的所述瓦片圖片數據,然后在GIS服務器發布的WMS服務中進行三
維顯示與在線渲染。
3.根據權利要求1所述的三維可視化方法,其特征在于,所述自然資源數據處理與三維
可視化步驟還包括專題地圖三維可視化、數據場三維可視化和社會經濟要素三維可視化,
所述專題地圖三維可視化,首先制作專題地圖文檔且對專題地圖文檔通過動態標注的方
式進行預處理,再將所述預處理后的專題地圖進行動態配置,再通過GIS服務器將動態配置
后的專題地圖生成瓦片,然后發布為WMS服務并進行三維顯示與在線渲染;
所述數據場三維可視化,首先將數據場數據進行預處理,再將預處理后的數據場數據進
行可視化映射,然后在GIS服務器發布的WMS服務中進行數據場數據三維顯示與在線渲染;
所述社會經濟要素三維可視化,首先將社會經濟要素數據的標識字段與空間數據的屬性
字段進行掛接關聯,再將掛接后的社會經濟要素數據進行動態抽取,然后在GIS服務器發布
的WMS服務中進行社會經濟要素數據關聯信息三維表達。
4.根據權利要求1至3之一所述的三維可視化方法,其特征在于,在所述自然資源數據
組織與存儲步驟中,所述金字塔模型采用18度金字塔模型;所述瓦片編碼采用14個字符編
碼,為各瓦片建立四叉樹空間索引構成瓦片存儲索引數組,各瓦片在瓦片存儲索引數組中的
位置偏移量為瓦片在金字塔模型中的編號;
在所述站點站位三維可視化中,所述各類型的綜合數據包括統計表格數據和/或多媒體數
據和/或專題地圖數據和/或矢量數據和/或柵格圖像數據;所述將掛接后的綜合數據進行動態
組織與重構,具體是將關聯得到的綜合數據按照類型劃分為統計表格、文檔、文本、圖片、
音頻、視頻、專題地圖、矢量、柵格圖像,并且統一建立各類型數據索引且按類型順序排列。
5.根據權利要求4所述的三維可視化方法,其特征在于,在所述站點站位三維可視化中,
所述對站點站位數據及其關聯信息進行紋理繪制和在線渲染包括符號化表達、注記表達和空
間關聯表達;所述符號化表達為基于站點站位空間位置屬性信息,在三維場景中以符號和文
字表示站點站位數據,即對站點站位數據使用同一個符號進行紋理繪制或根據站點站位數據
中的屬性字段使用不同的符號進行分級渲染繪制;所述注記表達為對站點站位數據的文字注
記進行紋理繪制;所述空間關聯表達為將站點站位數據與各類型綜合數據進行動態關聯后,
通過查詢或拾取空間數據的方式,用單獨的窗體為載體表達站點站位數據相關聯的綜合信息。
6.根據權利要求3所述的三維可視化方法,其特征在于,在所述數據場三維可視化中,
所述將數據場數據進行預處理,具體表述為:首先對數據場數據的原始數據進行去除冗余數
據處理;然后將適用于標量場表達的數據處理為網格數據;將適用于矢量場表達的數據處理
為采用六面體體元或四面體體元的數據組織形式;所述將預處理后的數據場數據進行可視化
映射,具體表述為:將預處理后的數據場數據轉化為可通過圖形或圖像予以顯示的幾何數據,
在映射的過程中,所述數據場數據被轉換為圖形元素、幾何元素、顏色信息或紋理信息。
7.根據權利要求1至3之一所述的三維可視化方法,其特征在于,所述方法還包括建立
實時聯動更新機制,具體表述為:首先建立定制實時數據更新檢測服務并建立更新參數數據
庫,當檢測到數據更新狀態時記錄數據更新參數并寫入更新參數數據庫,讀取更新源數據和
更新參數入數據庫處理生成更新的瓦片數據集,并且獲取更新數據列表及發布更新數據服務。
8.一種自然資源數據三維可視化系統,其特征在于,包括依次連接的自然資源數據組織
與存儲模塊以及自然資源數據處理與三維可視化模塊,所述自然資源數據處理與三維可視化
模塊包括并聯連接的站點站位三維可視化模塊和自然環境對象動態三維可視化模塊,所述站
點站位三維可視化模塊和自然環境對象動態三維可視化模塊均與自然資源數據組織與存儲模
塊相連;其中,
所述自然資源數據組織與存儲模塊根據自然資源數據特點和業務特性進行數據類型的劃
分并將自然資源數據采用金字塔模型制作由若干瓦片形成的瓦片圖片數據,對各瓦片進行編
碼且基于嵌入式數據庫技術建立瓦片數據集存儲入數據庫,并且在存儲過程中分別為各瓦片
建立四叉樹空間索引;
所述站點站位三維可視化模塊包括依次連接的站點站位數據關聯模塊、綜合數據組織重
構模塊和第一三維表達模塊,所述站點站位數據關聯模塊連接自然資源數據組織與存儲模塊
用于將各類型的綜合數據的標識字段與站點站位數據的屬性字段進行掛接關聯使綜合數據與
站點站位數據產生關聯關系并具備空間屬性,所述綜合數據組織重構模塊將掛接后的綜合數
據進行動態組織與重構再將站點站位數據關聯得到的綜合數據進行類型劃分后統一建立數據
索引并按類型順序排列,所述第一三維表達模塊基于站點站位空間位置信息對站點站位數據
及其關聯信息進行紋理繪制和在線渲染;
所述自然環境對象動態三維可視化模塊包括并聯且均和自然資源數據組織與存儲模塊連
接的自然環境對象動態三維表達模塊和多時相動態三維表達模塊;所述自然環境對象動態三
維表達模塊包括依次連接的數據提取模塊和第二三維表達模塊,所述數據提取模塊連接自然
資源數據組織與存儲模塊用于對自然環境對象數據進行運行軌跡和特征信息提取,所述第二
三維表達模塊在GIS服務器發布的WMS服務中通過模型動畫和模型運行軌跡仿真的方式進
行在線動態三維表達;所述多時相動態三維表達模塊包括依次連接的時間標識模塊和第三三
維表達模塊,所述時間標識模塊連接自然資源數據組織與存儲模塊用于采用數據的時間版本
處理方式對不同時期的圖像數據加以時間標識,通過不同數據的時間版本來區分不同時期的
圖像數據,所述第三三維表達模塊在GIS服務器發布的WMS服務中以時間軸的控制方式對
于在時間序列上有連續變化的數據進行在線多時相動態三維表達。
9.根據權利要求8所述的三維可視化系統,其特征在于,所述自然資源數據處理與三維
可視化模塊還包括并聯連接的專題地圖三維可視化模塊、數據場三維可視化模塊和社會經濟
要素三維可視化模塊,所述專題地圖三維可視化模塊、數據場三維可視化模塊和社會經濟要
素三維可視化模塊均與自然資源數據組織與存儲模塊相連,
所述專題地圖三維可視化模塊包括依次連接的專題地圖預處理模塊、生成瓦片模塊和三
維顯示與渲染模塊,所述專題地圖預處理模塊連接自然資源數據組織與存儲模塊用于制作專
題地圖文檔且對專題地圖文檔通過動態標注的方式進行預處理,所述生成瓦片模塊將所述預
處理后的專題地圖矢量數據生成瓦片,所述三維顯示與渲染模塊通過GIS服務器發布為WMS
服務并進行在線三維顯示與渲染;
所述數據場三維可視化模塊包括依次連接的數據場數據預處理模塊、可視化映射模塊和
第四三維表達模塊,所述數據場數據預處理模塊連接自然資源數據組織與存儲模塊用于將數
據場數據進行預處理,所述可視化映射模塊將預處理后的數據場數據進行可視化映射,所述
第四三維表達模塊在GIS服務器發布的WMS服務中進行數據場數據三維顯示與在線渲染;
所述社會經濟要素三維可視化模塊包括依次連接的社會經濟要素數據關聯模塊、動態抽
取模塊和第五三維表達模塊,所述社會經濟要素數據關聯模塊連接自然資源數據組織與存儲
模塊用于將社會經濟要素數據的標識字段與空間數據的屬性字段進行掛接關聯,所述動態抽
取模塊將掛接后的社會經濟要素數據進行動態抽取,所述第五三維表達模塊在GIS服務器發
布的WMS服務中進行社會經濟要素數據關聯信息三維顯示與在線渲染。
10.根據權利要求8或9所述的三維可視化系統,其特征在于,所述自然資源數據處理
與三維可視化模塊還包括并聯連接的矢量數據三維可視化模塊和柵格圖像三維可視化模塊,
所述矢量數據三維可視化模塊和柵格圖像三維可視化模塊均與自然資源數據組織與存儲模塊
相連,
所述矢量數據三維可視化模塊,用于加載矢量數據并獲取地形瓦片二維投影的外包矩形
范圍,篩選出對應的矢量要素集合,再讀取并實時渲染所述矢量要素集合,導出離屏紋理并
疊加所述地形瓦片,然后在GIS服務器發布的WMS服務中進行三維顯示與在線渲染;
所述柵格圖像三維可視化模塊,用于根據窗口顯示范圍要求利用所述四叉樹空間索引調
用采用所述金字塔模型制作的所述瓦片圖片數據,然后在GIS服務器發布的WMS服務中進
行在線三維顯示與在線渲染。

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自然資源 數據 三維 可視化 方法 系統
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