[发明专利]一种大范围高精度匹配数字航道三维可视化方法

权利要求书

1.一种大范围高精度匹配数字航道三维可视化方法，依据采集的航道数据构建地形、岸上地物、助航标志、物标船三维实体模型，其特征是：构建航道视景三维实体模型的k叉树状结构场景图，统筹各航段地物中的共性目标，划分为不同的增量构件，实现模型复用和并行快速开发。

2.根据权利要求1所述的大范围高精度匹配数字航道三维可视化方法，其特征是：基于S-57电子海图数据提取地形高程数据，建立符合地球曲率变化的与电子海图完全匹配的大范围航道地形。

3.根据权利要求1所述的大范围高精度匹配数字航道三维可视化方法，其特征是：基于动态数据配置技术，结合数据库分页调度策略，实现大范围航道三维实体模型的高精度匹配、动态管理与实时流畅绘制。

4.根据权利要求1所述的大范围高精度匹配数字航道三维可视化方法，其特征是：构建航道视景三维实体模型的k叉树状结构场景图的方法如下：

(1)基于场景图理论，采用层次型与面向对象相结合的三维数据结构，引进MultiGen Creator的OpenFlight数据格式，实现三维实体的组织与表达；

(2)把航道场景组织成一颗场景树，最顶层是根节点，包含整个航道场景，中间层是局部场景和控制节点，最底层是叶子节点，树中的每一个节点能够有任意多的子节点，每个节点存储有场景集成的数据结构，通过这种有向非循环图，保存场景中物体及其相互关系；

(3)采用区域分割技术把场景分为若干个区域子块，通过组节点实现分组管理，每个水道组节点下依据地理位置经纬度细化为不同的网格区域组节点；

(4)通过几何体节点描述地形、地物的基本特征，建立包括地形、岸上物标、助航标志和物标船的叶子节点，通过变换节点进行三维几何变换生成新的叶子节点，实现场景模型复用；

(5)采用多精度模型技术为模型设置多重层次细节，通过LOD节点组织不同精度模型节点。

5.根据权利要求2所述的大范围高精度匹配数字航道三维可视化方法，其特征是：建立符合地球曲率变化的与电子海图完全匹配的大范围航道地形的方法为：

(1)高程数据源获取：依据S-57标准格式提供的特征物标和空间物标，提取包括出岸线、等高线、等深线和水深点的信息；

(2)高程数据处理：根据等高线数据的分布，把水面区域以及岸线的高程值设为0，其它点的高程值根据相临等高线数据，采用快速的线性插值方法计算，并转换成数字高程数据；

(3)准确地形三维数据生成：使用Creator的地表生成工具集导入高程数据DED文件，依据Geocentric投影方式和WGS-84参考椭球体进行地形转换，建立符合地球曲率变化的OpenFlight格式FLT地形文件，依据地理位置、行政区域和地形特点，对大块地形进行切割，依据地球曲率对地形进行优化与调整，导入电子海图原点的经纬度，标出该点位置，调整各区域地形原点与电子海图原点相一致；

(4)真实地貌模拟：从现有航空影像或航天遥感影像获得地面纹理影像，处理成数字正射影像，消除像片倾斜和投影差，依据电子海图数据，对纹理影像统一比例尺和建立地面坐标，建立纹理图像与地形模型间的正确对应关系，应用子纹理映射技术，在纹理拼图上重新定义各航段各分量区域的位置，与航道的各航段地形建立对应的映射。

6.根据权利要求1所述的大范围高精度匹配数字航道三维可视化方法，其特征是：模型复用通过应用实例化技术，通过变换节点将各模型实例进行三维几何变换而实现。

7.根据权利要求3所述的大范围高精度匹配数字航道三维可视化方法，其特征是：所述动态数据配置技术包括：

地形、地物数据配置：

根据地理位置，将同一经纬度区间的地形模型配置在一个文件中，不同的地块使用不同的配置文件，运行时，系统配置模块读取信息配置文件，通过配置文件中路径信息找到相应的地物模型和地形模型，然后插入场景图中，实时构造虚拟场景进行渲染输出；

动态物标数据配置：

单独存放浮动的物标模型，通过配置文件合成到三维视景模型库中；单独存放浮标的灯质文件以及物标船的航行灯文件，通过视景仿真程序实现模型调入和控制；

根据地理位置，将同一经纬度区间的助航标志模型配置在一个文件中，运行时，系统配置模块读取信息配置文件，获取的助航标志配置信息，通过助航标志配置文件中路径信息找到相应的模型，插入场景图中，与地形、地物叠加，实时构造虚拟场景进行渲染输出。

8.根据权利要求7所述的大范围高精度匹配数字航道三维可视化方法，其特征是：所述地形、地物数据采用如下方法合成：

(1)以地形库模型为基础，应用MultiGen Creator中外部引用工具把所有独立的模型引入模型库中，各个模型的位置参照电子海图和Google卫星图位置信息；

(2)通过LOD节点组织不同精度模型节点；

(3)把各航段区域子块的地形和地物模型节点组织为不同的组节点，调整每一组节点包含的面个数，提高碰撞检测时截取效率；

(4)通过OSG自带工具将.flt模型转换为二进制文件.ive，在转换的同时，将纹理打包进去，并压缩为OpenGL的压缩格式，直接送到显卡进行纹理贴图计算，提高场景绘制效率。