[发明专利]基于二维GIS数据的室内楼梯三维地理实体模型构建方法

权利要求书

1.基于二维GIS数据的室内楼梯三维地理实体模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：构建面向三维地理实体模型生成的二维拓扑规则；所述步骤1包括以下子步骤：

步骤1.1：根据楼梯实体特征，将楼梯拆分为楼梯平台部件和楼梯段部件，所述楼梯平台部件包括楼梯平台及楼梯平台上的扶手，所述楼梯段部件包括楼梯段及楼梯段上的扶手，所有楼梯均由这两个部件拼装组合构成；

步骤1.2：构建“站-层-地坪高”的空间划分规则，进行楼梯各部件的空间位置匹配，其中站表示楼梯所在站点，层表示楼梯所在楼层，地坪高由楼梯段的最低点和最高点组成；

步骤1.3：楼梯平台与楼梯段之间通过空间相交计算，将楼梯平台上需要构建扶手和不需要构建扶手的边界区分开；

步骤1.4：对楼梯段进行拓扑邻接关系检查，确定楼梯段走向以及楼梯段上的扶手的空间分布；

步骤2：对二维楼梯数据进行标准化处理；所述步骤2包括以下子步骤：

步骤2.1：对地铁站的二维楼梯数据进行分类，增加字段名区分楼梯段数据和楼梯平台数据；

步骤2.2：将二维楼梯数据分站、分层设置，划分二维楼梯数据所在楼层，以楼梯所连接的下一层楼层号作为标识符，并赋予对应的站点号和楼层号；

步骤2.3：简化楼梯段数据，求取楼梯段的最小外包矩形，保证每个楼梯段平面是由四个点位构成的矩形；楼梯段数据增加最低点和最高点的属性字段，分别代表该楼梯段所连接的上下两楼梯平台的地坪高；计算楼梯段的前进方向方位角；

步骤2.4：按楼层对楼梯平台及与其相连的楼梯段进行空间计算，计算出相交点位置，并在楼梯平台数据中加入相交点信息，打断原有楼梯平台几何面的边界线段，生成新的边界线段；

步骤2.5：合并二维楼梯数据，将同一站同一层的二维楼梯数据放在同一图层文件中；

步骤3：在二维拓扑规则下，基于标准化处理后的二维楼梯数据，构建楼梯平台部件的三维地理实体模型；所述步骤3包括以下子步骤：

步骤3.1：按楼层提取楼梯平台数据，包括楼梯平台的二维数据和地坪高属性，将楼梯平台的二维数据（X，Y）转换为三维数据（X，Y，Z），构建三维楼梯平台模型；其中，Z代表根据地坪高属性得到的楼梯平台高度；

步骤3.2：在楼梯平台的三维数据中通过参数化构建楼梯平台上的扶手，构建参数包括扶手的宽度和高度；遍历楼梯平台的二维数据中每条边界线段，空间计算该楼层内与各边界线段相交的楼梯段，若边界线段与楼梯段不相交，则根据扶手高度沿该边界线段构建立体平面，再根据扶手宽度沿立体平面向楼梯平台内部拉伸，构建楼梯平台的三维扶手模型，反之不处理该边界线段；

步骤3.3：合并三维楼梯平台模型和楼梯平台的三维扶手模型，得到当前楼层所有的楼梯平台部件的三维地理实体模型；

步骤4：在二维拓扑规则下，基于标准化处理后的二维楼梯数据，构建楼梯段部件的三维地理实体模型；所述步骤4包括以下子步骤：

步骤4.1：按楼层提取楼梯段数据，包括楼梯段的二维数据、最低点和最高点属性以及前进方向方位角，确定楼梯段的空间位置和姿态；

步骤4.2：根据前进方向方位角、最低点和最高点属性，将高程信息匹配到楼梯段平面对应的四个顶点上，计算楼梯段平面四个顶点的三维坐标，构建三维楼梯段模型；

步骤4.3：对三维楼梯段模型进行纹理贴图；

步骤4.4：对楼梯段上的扶手进行参数化构建，构建参数包括扶手的宽度和高度，在楼梯段前进方向的两条边界线段上根据扶手高度沿边界线段构建立体平面，再根据扶手宽度沿立体平面向楼梯段平面内部拉伸，构建楼梯段的三维扶手模型；

步骤4.5：合并三维楼梯段模型和楼梯段的三维扶手模型，得到当前楼层所有楼梯段部件的三维地理实体模型；

步骤5：合并楼梯平台部件的三维地理实体模型和楼梯段部件的三维地理实体模型，得到室内楼梯的三维地理实体模型。

2.如权利要求1所述的基于二维GIS数据的室内楼梯三维地理实体模型构建方法，其特征在于：所述步骤2.3中，按楼层拓扑查询与每个楼梯段相连接的上下两楼梯平台，并提取其地坪高属性值，分别赋予到对应的最低点和最高点属性；楼梯段最低点往最高点方向作为前进方向，前进方向方位角为以正北方向线顺时针旋转至前进方向的水平夹角。

3.如权利要求1所述的基于二维GIS数据的室内楼梯三维地理实体模型构建方法，其特征在于：所述步骤4.3中，贴图纹理长、宽均采用2的n次幂像素值，根据楼梯段平面的长宽比，以此作为对楼梯段平面进行纹理贴图的平铺比例。