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专利号: 2023118141126
申请人: 苏州科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种三维地图可视化交互系统,其特征在于:所述交互系统通过数据采集模块获取地图绘制区域的多源数据,地图生成模块将多源数据通过数字高程模型生成基础仿真地形后得到三维地图模型;

所述交互系统通过区域划分模块将三维地图模型的整个空间划分为不同的子区域,并在每个子区域划分完成后使用检查模块对子区域进行检查,当子区域检查存在质量缺陷时,重新划分当前子区域,划分完成的每个子区域包括表示区域的边界框以及地理数据,从三维地图模型的第一个子区域开始进行递归地构建Quadtree查询模型,Quadtree查询模型用于提供查询功能;

用户通过交互系统的交互模块与三维地图模型进行交互,且用户通过Quadtree查询模型对选择的子区域进行放大查询,更新模块进行实时数据处理,当实时数据更新时,同步对三维地图模型进行更新;

所述交互系统定期获取三维地图模型中所有子区域的历史数据,分辨率优化模块通过对历史数据进行分析后,将所有子区域划分为优化集合和退化集合,并自动对优化集合中的子区域进行分辨率优化处理,对退化集合中的子区域进行分辨率退化处理;

所述检查模块在每个子区域划分完成后对子区域进行检查,当子区域检查存在质量缺陷时,重新划分当前子区域包括以下步骤:在子区域划分完成后,获取子区域的独立模型缺失指数、数据密度浮动系数以及坐标相似度指数;

将独立模型缺失指数、数据密度浮动系数以及坐标相似度指数综合计算获取区域系数qxs,计算表达式为: 式中,MQZ为独立模型缺失指数,SXD、MDF分别为数据密度浮动系数以及坐标相似度指数,α、β分别为数据密度浮动系数以及坐标相似度指数的比例系数,且α、β均大于0;

将获取的区域系数qxs值与预设的质量阈值进行对比,若区域系数qxs值≥质量阈值,分析子区域不存在质量缺陷;

若区域系数qxs值<质量阈值,分析子区域存在质量缺陷,检查存在质量缺陷时,重新划分当前子区域,直到子区域不存在质量缺陷为止;

所述数据密度浮动系数SXD的获取逻辑为:获取子区域在划分过程中的数据拥挤预警时段以及数据稀疏预警时段;

数据数量超过数量最大阈值的时段为数据拥挤预警时段,数据数量低于数量最小阈值的时段为数据稀疏预警时段;

对数据拥挤预警时段以及数据稀疏预警时段进行积分运算,计算获取数据密度浮动系数SXD,表达式为: M(t)为子区域划分过程中的实时数据密度,[tx,ty]为数据稀疏预警时段,[ti,tj]为数据拥挤预警时段;

独立模型缺失指数MQZ的获取逻辑为:在子区域划分完成后,获取子区域中的独立模型,独立模型包括建筑模型、自然资源模型,若检测子区域的独立模型无缺失,独立模型缺失指数MQZ=1,若检测子区域的独立模型有缺失,独立模型缺失指数MQZ=0;

所述坐标相似度指数MDF获取逻辑为:获取子区域中所有的独立模型坐标以及独立模型的标准坐标,计算所有独立模型在子区域中的坐标与标准坐标的欧式距离,再对所有独立模型的欧式距离求和后获取坐标相似度指数MDF,表达式为: 式中,i=1、2、3、...、n,n表示子区域中独立模型的数量,doi表示第i个独立模型在子区域中的坐标与标准坐标的欧式距离;

独立模型在子区域中的坐标与标准坐标的欧式距离的计算表达式为:式中,x1,y1,z1表示独立模型在子区

域中的x轴、y轴、z轴坐标,x2,y2,z2表示独立模型标准x轴、y轴、z轴坐标;

所述分辨率优化模块通过对历史数据进行分析后,将所有子区域划分为优化集合和退化集合包括以下步骤:获取三维地图模型中所有子区域的历史数据,历史数据包括子区域的点击频率、查询使用时长以及运行报错频率;

将点击频率、查询使用时长以及运行报错频率综合计算获取划分赋值hfz;

获取每个子区域的划分赋值hfz后,将划分赋值hfz与预设的划分阈值进行对比;

若子区域的划分赋值hfz大于等于划分阈值,将该子区域划入优化集合,若子区域的划分赋值hfz小于划分阈值,将该子区域划入退化集合。

2.根据权利要求1所述的一种三维地图可视化交互系统,其特征在于:所述地图生成模块将多源数据通过数字高程模型生成基础仿真地形,若地图绘制区域存在建筑物,则利用卫星图像或激光雷达数据在仿真地形的对应位置生成建筑物的三维模型得到三维地图模型,所述交互系统的效果增强模块通过WebGL图形渲染技术对三维地图模型中的三维场景进行渲染,并通过阴影算法对渲染后的三维场景生成阴影效果。

3.根据权利要求2所述的一种三维地图可视化交互系统,其特征在于:所述区域划分模块将三维地图模型的整个空间划分为不同的子区域包括以下步骤:通过Quadtree划分方法将整个三维地图模型的空间划分为多个子区域,对每个划分后的子区域计算边界框,边界框用于表示该区域的空间范围,且边界框包括区域的空间位置和尺寸;

将地理数据根据地理数据的地理位置分配到相应的子区域中;

为每个子区域创建节点,节点包括边界框信息和该区域内的地理数据,节点构成层次结构形成区域划分树。

4.根据权利要求3所述的一种三维地图可视化交互系统,其特征在于:所述地图生成模块将多源数据通过数字高程模型生成基础仿真地形包括以下步骤:数字高程模型依据各类高程数据通过插值、滤波生成连续的高程表面;

根据生成的地形添加地形贴图,包括土地覆盖、植被贴图;

检查地形数据的异常值、拓扑错误,将生成的仿真地形数据输出为相应格式。

5.根据权利要求4所述的一种三维地图可视化交互系统,其特征在于:若地图绘制区域存在建筑物,所述地图生成模块利用卫星图像或激光雷达数据在仿真地形的对应位置生成建筑物的三维模型得到三维地图模型包括以下步骤:通过图像处理技术对卫星图像中的地图绘制区域进行建筑物检测和提取,检测和提取包括物体边界检测、特征提取;

对提取出的建筑物进行位置和姿态估计,确定建筑物在地图中的位置和朝向;

利用激光雷达数据技术获取建筑物表面的三维点云数据;

对获取的三维点云数据进行滤波和处理,基于点云的建筑物重建算法对三维点云数据处理生成建筑物的三维模型;

将生成的建筑物三维模型整合到仿真地形中,进行地形和建筑物之间的连续性处理得到追踪三维地图模型。

6.根据权利要求5所述的一种三维地图可视化交互系统,其特征在于:所述数据采集模块获取地图绘制区域的多源数据包括以下步骤:依据交互系统和用户需求获取地图绘制区域多源数据的类型和格式;

依据预设的数据采集计划采集多源数据,数据采集计划包括数据采集的时间、频率、分辨率;

通过卫星遥感、激光雷达扫描获取地形的高程和形状信息;

通过激光雷达、航拍摄影获取建筑物的三维模型,三维模型包括建筑物的形状、高度;

使用全球定位系统获取地图绘制区域内各个点的地理位置坐标,并通过气象站点获取与地图绘制区域相关的气象数据。