[发明专利]一种全球三维地形显示方法

说明书

技术领域

本发明涉及地形显示技术领域，特别是涉及一种全球三维地形显示方法。

背景技术

随着Google Earth以及NASA的World Win等软件的推出，基于全球的地形快速可视化技术逐渐成熟。Google Earth和World Win是基于传统的层次性平面瓦片技术，通过经纬度投影，将球面展开为平面，按照某种方式进行平面剖分。

以World Win为例，其数据以全球纹理影像数据或者区域影像数据为基础，按照初始剖分规格生成多分辨率的纹理影像四叉树金字塔数据集。所谓金字塔是指一种分辨率由粗到精的影像数据结构，金字塔的最底层是原始影像，分辨率最高，数据量也最大；从底层开始，分辨率逐渐降低，数据量随之减小；金字塔数据结构模拟了人眼数据由粗到精的结构，常用于影像匹配和地形三维显示，生成金字塔数据结构可以采用抽点采样或小波的方法完成。World Win主要的数据输入为全球范围或者某区域(附加空间位置描述信息)的地理坐标投影图像或者数字高程模型(DEM，digital elevation model)，支持TIFF、PNG、BMP等文件格式。它采用四分法对纹理数据进行处理。图1显示了一种纹理剖分方式：0级初始分割为5×10块，跨度为36度，然后其他级按照四分法进行构建，1个数据块分裂为4个数据块。考虑到DEM数据的压缩，对于DEM数据采用20度的分割单位，0级初始化分割为9×18块，每个数据块的纹理按照150×150进行采样。然后World Win系统按照剖分深度逐次计算，找到适当分辨率下的视场所对应的可视数据，以得到待绘制的数据集。

但是，由于现有技术基于传统的层次性平面瓦片技术，数据点的分布与纬度无关，其数量并没有随着纬圈周长减少而减少，纬度越高，数据点密度越大，这样导致随着纬度增加，信息冗余也相应增大，所绘制的纹理的放射状越明显，以至于两极区域严重失真；并且当计算可视区域时，现有技术按照剖分深度逐次计算，其有较高的时间复杂度o(n²)，其中n为剖分深度，计算效率较低。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供一种全球三维地形显示方法，以有效地减小信息冗余，避免极区及高纬度区域的放射问题，并有效提高计算效率。

本发明实施例提供一种全球三维地形显示方法，包括以下步骤：

A、利用三角四叉树剖分模型构建层次性高程和纹理数据模型；

B、利用星下点计算可视化区域，得到视点下可视区域所有的三角面片，所述星下点为地球中心与视点的连线在地球表面上的交点；

C、根据星下点的视点误差确定实际对应的数据分辨率，将可视区域内的所有三角面片进行数据筛选，确定待绘制的可见数据集；

D、绘制可见数据集。

由以上本发明实施例提供的技术方案可见，层次性高程和纹理模型建立在三角四叉树剖分模型的基础上，而不是基于平面地图的层次性剖分，有效地减少了信息冗余，避免极区及高纬度区域的放射问题；并且通过星下点计算可视区域，其时间复杂度较低，有助于充分提高计算效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为平面瓦片技术中一种纹理剖分方式剖分示意图：

图2为正二十面体球面剖分透视图；

图3为正八面体球面剖分透视图；

图4为三角楔子构建三角面片最小包络体示意图；

图5为多分辨率格网图；

图6为屏幕误差计算的示意图；

图7为原始三角内部经过四分法和九分法剖分后对应的示意图；

图8为视锥体与球相交的一个截面图；

图9为本发明实施例所提供的全球三维地形显示方法流程图一；

图10为本发明实施例所提供的全球三维地形显示方法流程图二；

图11为本发明实施例所提供的全球三维地形显示方法流程图三；

图12为本发明实施例所提供的全球三维地形显示方法流程图四；

图13为本发明实施例所提供的全球三维地形显示方法流程图五。

具体实施方式

为了引用和清楚，现将本发明涉及到的技术名词以及一些运算方法介绍如下：