[发明专利]全球层次地形模型开孔建模方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业控制网络技术领域，具体地指一种全球层次地形模型开孔建模方法。

技术背景

三维数字地球风靡全球，如Google Earth，深受广大工程人员及GIS开发人员的喜爱。但其地图内的地形不能修改，无法在其上进行道路路基、桥梁、隧道设计及大型建筑物、场地施工的设计。

很显然，基础地形数据是广泛共享给所有用户的通用数据，公共三维GIS平台不能提供地形修改的功能除了存在技术上的困难外，更重要是的需要保护公有共享基础数据不能因为个性化需要而得到破坏，还有一点，既便是建立本地私有数据，也不能在精度上通过地形数据调整实现精细化地形调整表达。

一种可以考虑的地形重构途径是，通过将一定区域内的地形屏蔽掉，形成一个地形孔，并使得孔外的地形无缝地与孔边界缝合，而可以在孔内部叠置同样与孔边界完全缝合的独立工程模型，这样就可以在不改变基础地形数据的情形，高精度的实现地形的重构，而且可以保持工程模型的独立性。设计或叠置表达工程模型是不存在技术问题的，但我们可以看到，无论是强大的Google Earth，还是专门面向全球工程表达的Skyline Globe，都没有发布地形重构等类似的地形应用，关键的难题就是如何高效地在全球三维表达开出一个孔，是困扰人们多年的一个难题。

构成这一技术难点的原因有如下几点：1）大区域地形表达尤其是全球地形表达，往往是海量地形数据的表达，效率是致关重要的技术考虑因素，复杂的模型结构或混合建模技术都可能会对地形表达与交互效率带来致命的影响，这就是为什么有些能够在小区域地形表达上实现的开孔技术难以移植到全球地形表达上的原因；2）大区域地形是动态的三维模型，要实时根据视点呈现不同的地形模型，本身的系统开销就很大，如果处理过于复杂的开孔实现，将使得处理难度相对静态地形模型更加复杂，效率更会成级数下降；3）大区域地形为了实现漫游效果与效率的需要，通常都需要采用以地形块为独立表达单位的多层次分块地形表达，要处理这种分层、分块的动态地形模型将会使得处理复杂度急剧上升；4）同样为了保持大区域地形的效率，绝大部分地形块的表达是以规则的网格建模方式来构建地形模型的，它有一个致命的弱点就是不能实现精细化模型表达，因而从模型性质上来讲它不可能实现非规则地形的表达，它成为解决大区域地形重构的致命难点问题。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种全球层次地形模型开孔建模方法，该方法通过对地形块中部分三角形的模型索引数据进行剔除实现区域屏蔽，通过外围边界顶点进行投射调整顶点数据实现独立的块内孔边缝合处理。以非常小的代价、在没有改变模型性质的情形下实现了地形的开孔建模。

为实现此目的，本发明所设计的一种全球层次地形模型开孔建模方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：根据给定的需要开孔的区域即重构多边形区域，判断所有已加载的地形块中每个地形块是否与重构多边形区域存在交集，若不存在交集则不进行处理，若存在交集则进入步骤2；

步骤2：将步骤1中判断出来与重构多边形区域有交集的地形块的模型顶点再次逐一进行判中操作即判断上述模型顶点是否在重构多边形区域内，对每个地形块设置一个标志数组记载该地形块的模型顶点是不是在重构多边形区域内，如果地形块的某个模型顶点处于重构多边形区域内，则将该模型顶点标志设置为True，否则设置为False；

步骤3：依据步骤2得到的模型顶点是不是在重构多边形区域内的标志数组，对地形块的每一个三角形子地形块进行判断：只要三角形子地形块有一个模型顶点的标志为True，则从地形块的索引数组中删除对应的三角形索引值，也就是相当于从地形块中剔除了该三角形子地形块。

对所有三角形子地形块处理后，将得到的地形块索引数组重新构建三角形索引缓冲区，这样可以得到一个被粗略屏蔽的带孔地形块；

步骤4：为上述粗略屏蔽的带孔地形块分配一个顶点数组用于记载外围边界顶点数据，并提取外围边界线顶点；

步骤5：对上述步骤中所有提取的外围边界顶点，逐一将其投射到给定多边形的对应的边线上，用投射点的位置来置换上述外围边界线顶点的位置，这样相当于将这些边界线上的顶点隐含地挪到开孔区域边线上；此多边形通常与重构多边形区域一致，但允许其与重构多边形区域不一致以得到更丰富的重构应用需求；

步骤6：将上述所有包括外围边界点在内的模型顶点的数据重新写回到顶点缓冲区，以便地形模型能够将重构后的模型显示出来，屏蔽重构多边形区域内的顶点及模型，即完成全球层次网格地形模型开孔的建模操作。