[发明专利]一种海量地形数据多维剖分结构、生成方法及精细场景快速生成方法

说明书

本发明提供了一种海量地形数据多维剖分结构、生成方法及精细场景快速生成方法，基于全球范围内的栅格数据扩展四叉树空间索引，建立DEM数据四叉树空间索引；构建TIN的数据结构，将数据进行三角面片的分解；进行插值建立场景地表的三维数据和绘制模型。与现有技术相比，能够实现海量遥感地形数据精细场景的自适应多维剖分，快速、高效、逼真度高的遥感地形数据调度与三维场景生成。

技术领域

本发明涉及一种海量地形数据多维剖分结构、生成方法及精细场景快速生成方法，涉及三维场景生成领域。

背景技术

地理空间的三维构建技术是空间产业的重要组成部分。近年来，随着无人机成像技术快速发展与普及，由于行业的现实性需求，获取的地形数据精度越来越高，数据量越来越大(地形数据伴随着精度的升高往往是指数级别的增长)，有的区域的三维场景数据精度达到2cm以上的精度。另外AR技术和VR技术越来越受到行业领域的关注，催生了很多关联产业都积极投入虚拟现实，尤其是三维虚拟现实的技术研究与实践中，例如园区级别、文化媒体级别的高精细、高逼真三维场景的构建要求。

常用的三维地形数据处理方式为四边形格网类型或者建立一般性的三角形网，但是这两种方式各自存在有他们的优缺点。对于四边形格网的处理，处理的方式比较简单，做细微区域的数据处理后，首先数据层级太多，要么地形细部可视化出现突变(尖锐突起或者塌陷)、孔洞等错误，与真实场景出现很大差别，可视化效果较差。用三角形网，规定了区域三角网构网的尺度，整个区域生成三角网的处理效率很低，如果需要精细的三维区域数据，三角网的生成速度低，造成数据调用负担大，显示效率很慢。

目前针对遥感地形数据的单一处理方式的改进很多，往往局限于某一种或者某一个需求点进行技术更新，这样处理带来的原生问题还是存在。主要表现在：

1、在数据精度较高条件下，地形数据海量，技术上没有设计良好数据结构、数据存储组织调度方法，数据调度效率很低，显著影响了大视场条件下的可视化，造成丢帧、卡顿、显示不及时等问题，三维场景的浏览体验较差；

2、在海量地形数据条件下，为了可视化效率，设计较为简单的地形数据结构，提高数据调度和I/O效率，则三维场景中局部、细部特征出现突变(突起、塌陷、毛刺等)，造成对精细三维地形的特征地区，例如鞍部、隘口，平台、扇面等特征地区，无法可视化或者可视化效果较差，VR技术真实感和逼真程度差，失去目前精细三维场景展示的效果。

发明内容

本发明提供了一种海量地形数据多维剖分结构极其生成方法，具有便于满足海量遥感地形数据精细场景的自适应多维剖分，便于快速、高效、逼真度高的遥感地形数据的调度与三维场景的生成的特点。

本发明还提供了一种精细场景快速生成方法，在海量地形数据多维剖分结构的基础上，具有能够实现海量遥感地形数据精细场景的自适应多维剖分，快速、高效、逼真度高的遥感地形数据调度与三维场景生成的特点。

本发明采用的技术方案如下：

一种海量地形数据多维剖分结构，其特征在于：包括，

全球栅格空间，以四叉树进行组织，四叉树的每个节点表示空间数据范围，数据空间范围通过经纬度的跨度来表示，按照设置跨度将全球分为横向和纵向块数比为2:1的块结构；所述全球栅格空间在纵向上进行分层，不同数据层的影像分辨率不同，其中第0层的分辨率最低，按照层数的增加，分辨率增加，第0层的每块影像作为一棵四叉树的根，节点的空间范围内更高分辨率的影像作为子节点；所述横向为维度，纵向为经度；

三角面片结构，基于四叉树的块结构，将数据进行三角面片的分解。

所有节点有大小呈现，表示空间数据范围的大小。

一种海量地形数据多维剖分结构生成方法，用于生成上述海量地形数据多维剖分结构，具体方法包括，