CN101779206B - 提供三维地图服务的方法和地理信息系统 - Google Patents

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Abstract

一种提供三维地图服务和地理信息系统的方法。该方法包括创建搜索点P、水平L、角度A和方向D用于3D地图服务;以所述搜索点P为中心,提取对应所述水平L的垂直(90°)观察点的地图图像;计算关于地图图像的垂直观察点的垂直高度H0;根据角度A和方向D使用具有垂直高度H0直径的虚拟球体计算关于所述搜索点P的观察点(x,y,z);根据所述计算的观察点(x,y,z)提供搜索点P的3D地图图像,其中计算关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的步骤包括计算在组成x轴与z轴的x/z坐标上的第一圆形和一条直线的交叉点(x,z),所述第一圆形具有垂直高度H0直径且所述直线以所述角度A穿过所述x/z坐标的起点等。

Description

提供三维地图服务的方法和地理信息系统
技术领域
本发明涉及一种地理信息系统,更特别是,涉及一种提供三维地图服务的方法和地理信息系统,所述方法和系统在web环境中的地图类型的图像中提供用户要求的地图信息。 
背景技术
地理信息系统(geographic information system,以下简称“GIS”),是指将关于地理数据的属性数据(attribute data)集合和处理的信息系统,而且,在一般情况下,GIS包括用于有效地收集、存储、更新、处理、分析和输出的各类地理信息的硬件、软件、地理信息和人力资源。 
随着地理信息系统与互联网技术的结合,有利于地图搜索的基于互联网的地图搜索技术,最近已经成为流行。 
通过GIS,如经度、纬度和位置的地址等位置信息可以使用GIS方便地进行搜索,而且GIS通过查询和分析存储在关系数据库中的空间数据,以适当的地图类型图像向用户提供所需的地理与地图信息。 
构建GIS所需的最根本的数据是数字地图。数字地图与传统的纸地图不同,数字地图通过对各种地理数据进行分析和数值编辑而制成,所述地理数据从调查的地图、航空拍摄的照片和卫星图像获得,其中所述数字地图作为文件被存储和编排索引。 
由于最近新的web技术,如非同步Java描述语言(AsynchronousJavaScript)和XML(AJAX)已经可以使用,GIS正在从以ActiveX控件为基础地图服务被转换为使用纯web技术如Java描述语言的以图像为基础的地图服务。 
使用纯web技术的以图像为基础的地图服务具有许多优点,例如使用步骤的方便和与用户良好的互动,包括由用户改进接受,因为其并不需要安装控件应用程序。 
通用地图服务中的二维(2D)地图服务的情况,将用户指出的特定点显示在结果地图画面的中心。 
图1示出当特定点被指定为“江南站”时,将用户要求的“江南站”在2D地图服务中显示的情况。如图1所示,基于特定点“江南站”,将关于邻近地区的地理信息显示在2D类型中。 
但是,由于硬件的性能和技术已大幅度提高,因此对地图服务的不同类型的需要不可避免。 
3D地图服务的情况,用户的要求可能包括角度的变化。换言之,在2D地图服务中,用户相对于2D地图的视角是从地面90度,但是,3D地图服务的情况,用户的视野,也就是搜索结果,可以以不同的角度改变和提供。 
图2示出指定“江南站”为特定点且要求30度地图服务时的情况,和图3示出要求15度地图服务时的情况。总之,关于“江南站”的地理信息被要求为15度的3D地图服务和30度3D地图服务。如图2所示,关于“江南站”邻近地区的地理信息根据要求的角度在3D地图类型中被显示。 
但是,在现有3D地图服务中,用户可能很困难获得所需要的特定点的地理信息,因为无论用户要求的观察点如何,特定点都被显示在地图画面的中央。如图2和图3所示,由于3D地图服务通过将特定点显示在中央提供地图画面,特定点下面的地理信息可能会被显示得过于详细,而特定点上面的地理的信息可能无法识别。 
发明内容
技术目标 
本发明提供一种提供三维地图(3D)的方法和地理信息系统(GIS),所述方法和系统公开一种用于根据各角度搜索3D地图图像的观察点的观察点搜索模式。
本发明还提供一种提供三维地图(3D)的方法和地理信息系统(GIS),所述方法和系统搜索观察地图图像的最佳观察点,并提供一个用户要求的特定点。 
技术方案 
根据本发明的一个方面,提供了一种提供三维(3D)地图服务的方法,所述方法包括:创建搜索点P、水平L、角度A和方向D用于3D地图服务;以所述搜索点P为中心,提取对应所述水平L的垂直(90°)观察点的地图图像;计算关于所述地图图像的垂直观察点的垂直高度H0;根据所述角度A和方向D使用具有所述垂直高度H0直径的虚拟球体计算关于所述搜索点P的观察点(x,y,z);和根据所述计算的观察点(x,y,z),提供所述搜索点P的3D地图图像,其中根据所述角度A和方向D使用具有所述计算的垂直高度H0直径的所述虚拟球体计算关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的所述步骤包括:计算在组成x轴与z轴的x/z坐标上的第一圆形和一条直线的交叉点(x,z),所述第一圆形具有所述垂直高度H0直径且所述直线以所述角度A穿过所述x/z坐标的起点;创建所述计算的交叉点(x,z)的z坐标值作为关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的z坐标值;计算在x/y坐标上的第二圆形与一条直线的交叉点(x,y),所述第二圆形具有所述计算的交叉点(x,z)的x坐标值直径且所述直线在所述方向D上穿过所述x/y坐标的起点;分别创建所述计算的交叉点(x,y)的x、y坐标作为关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的x、y坐标。 
根据本发明的另一个方面,提供了一种地理信息系统(GIS),所述系统包括:数据库,其存储3D地图图像;GIS服务器,其搜索存储在所述地图数据库中的所述3D地图图像,并提供所述检索到的3D地图图像;和web服务器,其在用于地图服务的搜索点P、水平L、角度A和方向D被创建时通过 所述GIS服务器搜索所述搜索点的3D地图图像,根据所述搜索点P、水平L、角度A和方向D搜索关于所述搜索点的观察点(x,y,z),并根据所述检索的观察点(x,y,z)提供所述搜索点P的所述3D地图图像,且所述web服务器包括:高度计算单元,其以所述搜索点P为中心,提取对应所述水平L的垂直(90°)观察点的地图图像来计算关于所述地图图像的垂直观察点的垂直高度H0;和观察点搜索单元,其根据所述角度A和方向D使用所述高度计算单元中具有关于垂直观察点的垂直高度H0直径的虚拟球体来搜索关于所述搜索点P的观察点(x,y,z),所述观察点搜索单元包括:第一交叉点计算单元,其计算在x/z坐标上的第一圆形和一条直线的交叉点(x,z),所述第一圆形具有所述垂直高度H0直径且所述直线以所述角度A穿过所述x/z坐标的起点;高度创建单元,其创建所述计算的交叉点(x,z)的z坐标值作为关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的z坐标值;第二交叉点计算单元,其计算在x/y坐标上的第二圆形与一条直线的交叉点(x,y),所述第二圆形具有所述计算的交叉点(x,z)的x坐标值直径且所述直线在所述方向D上穿过所述x/y坐标的起点;和位置创建单元,其分别创建在所述第二交叉点计算单元中计算的所述交叉点(x,y)的x、y坐标作为关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的x、y坐标。 
技术效果 
根据本发明的实施例的用于提供三维(3D方法)地图服务的方法和地理信息系统(GIS),可通过考虑用户要求的搜索点的相关3D图像的角度和方向,提供最佳观察点对应的搜索点的3D地图图像。 
根据本发明,因为考虑用户要求的角度和方向,因此最佳观察点被搜索,所以根据角度和方向决定搜索点和观察点之间的距离。也就是说,可提供最佳观察点的3D地图,所述观察点能够观察关于搜索点和搜索点附近地区的地理图像。 
因此,本发明可提供一种3D地图服务,所述服务在视觉上被改善并能 够识别搜索点和搜索点邻近地区的地理信息。 
附图说明
图1示出对二维(2D)地图服务进行要求的结果的一个例子,其中所述2D地图服务提供用户要求的搜索点的相关2D类型地图图像; 
图2和图3示出对三维(3D)地图服务进行要求的结果的一个例子,其中提供用户要求的搜索点的相关3D类型地图图像,所述要求在用户以不同角度要求3D地图图像时作出; 
图4示出根据本发明的提供3D地图图像服务的地理信息系统(GIS)的配置; 
图5示出在根据本发明的提供3D地图服务的方法中,适用于根据用户要求的角度和方向搜索最佳观察点的虚拟球体; 
图6示出根据本发明的提供3D地图服务的方法的所有操作; 
图7至图9示出搜索关于搜索点的最佳角度的操作;和 
图10和11示出对提供3D地图图像的地图服务进行要求的结果。 
具体实施方式
下文中,将参照根据本发明的示例性实施例的附图,对地理信息系统(GIS)和提供三维(3D)地图服务的方法进行详细描述。 
首先,将参照图4对根据本发明的GIS的配置进行描述。 
图4示出通过互联网300连接到客户的本发明的GIS 400的配置。 
如图4所示,多个客户100均通过因特网300连接到GIS 400。用户可通过多个客户100连接到GIS 400并搜索关于要求的区域的地图。在这里,所述多个客户100基本上可包括网络浏览器和常用软件如插件(Plug-in)、ActiveX控件和Java Applet。所述多个客户100可包括可接入互联网300的移动电话、个人数字助理(PDA)、汽车导航和个人电脑(PC)等。 
用户可以在连接到所述GIS系统400之后地图图像被要求时输入搜索点P,同时输入水平L、角度A和方向D以缩小3D地图图像的范围。 
如图4所示,GIS 400可包括web服务器410、GIS服务器430和地图数据库450。 
所述地图数据库450可存储地图图像的索引信息和每个区域的实际地图 
图像,所述地图图像对应地图搜索项的地图图像。在数据库450中存储的地 
图图像一般提供3D类型图像。 
所述GIS服务器430可包括搜索引擎431和存储器433,并可起到web服务器410和地图数据库450之间的接口的作用。搜索引擎431可接收来自web服务器的410地图搜索命令,从地图数据库450提取用户要求的3D地图图像。存储器433可暂时存储从数据库450中提取的3D地图图像。 
所述web服务器410可从多个客户100接收用户对地图的搜索要求,分析接收到的用户对地图的搜索要求,并将搜索命令传送到多个客户100的网络浏览器。检索到的3D地图图像通过GIS服务器430被传送到客户100的网页浏览器。 
根据本发明的GIS系统上的所述web服务器410,具有以下特征,即,可提供最佳观察点(x,y,z)的同时提供3D地图图像,所述观察点可以从用户输入的角度A和方向D最佳观察用户要求的搜索点P的3D地图图像。 
为此,所述web服务器410可包括接口模块411和地图运行模块413。 
所述接口模块411,可控制web服务器410和客户100之间的信息的传送/接收操作,并可以控制内部所有指令相关的处理操作。 
所述地图运行模块413,可接收用户要求的搜索点P对应的3D地图图像,通过考虑用户输入的角度A和方向D,并基于观察点(x,y,z)输出所述3D地图图像。 
具体来说,地图运行模块413可基于搜索点P提取对应水平L垂直的观察点的地图图像,可包括高度计算单元,其计算地图图像中垂直观察点的高 度H0;还可包括观察点搜索单元,其根据角度A和方向D搜索关于搜索点P的观察点(x,y,z)。 
图5示出在根据本发明的提供3D地图服务的方法中,适用于根据用户要求的角度和方向搜索最佳观察点的虚拟球体。 
如图5所示,虚拟球体的搜索点P和所述搜索点P被创建作为3D坐标的起点501,直线和虚拟球体的另一个交叉点被确定为最佳观察点(x,y,z)502。也就是说,观察点502的坐标(x,y,z)根据角度A和方向D被确定在虚拟球体的表面上,搜索点P的起点501和观察点(x,y,z)之间的距离随着角度A的减小而减小。 
特别是,观察点搜索单元可包括第一交叉点计算单元、高度创建单元、第二交叉点计算单元和位置创建单元。第一交叉点计算单元可计算在x/z坐标上的第一圆形和直线的交叉点(x,z),所述第一圆形具有所述垂直高度H0直径且所述直线以所述角度A穿过所述x/z坐标的起点;高度创建单元可创建所述计算的交叉点(x,z)的z坐标值作为关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的z坐标值;第二交叉点计算单元可计算在x/y坐标上的第二圆形与直线的交叉点(x,y),所述第二圆形具有所述计算的交叉点(x,z)的x坐标值直径且所述直线在所述方向D上穿过所述x/y坐标的起点;位置创建单元可分别创建在所述第二交叉点计算单元中计算的所述交叉点(x,y)的x、y坐标作为关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的x、y坐标。 
下面将参照图6和图7至图9,对在web服务器410中提供3D地图图像的方法进行详细描述。 
图6示出根据本发明的提供3D地图服务的方法的所有操作,和图7至图9示出搜索关于搜索点的最佳角度的操作。 
在操作S610中,用户可连接到GIS并创建搜索点P、水平L、角度A和方向D用于要求地图图像。在这种情况下,水平L和方向D可以从用户输入, 也可以使用预先设定的默认值。 
在操作S610中,对应搜索点P的3D地图图像的观察点(x,y,z)可根据所述水平L、角度A和方向D被确定,下面将对其进行详细描述。 
在操作S620中,GIS可根据水平L确定90度相关的3D地图图像的高度H0。 
具体来说,如图7所示,基于搜索点P提取对应水平L关于垂直观察点的地图图像702,提取的垂直观察点的地图图像702的高度H0可被计算出。在这种情况下,高度H0可对应z值,所述z值表示从垂直角度来看的观察点的高度(x,y,z)。 
在操作S630和S640中,GIS可基于在操作S620中计算出的高度H0,根据用户要求的角度A和方向D计算3D地图的观察点(x,y,z)。 
具体来说,在操作S630中,如图8所示,GIS可计算x轴和z轴组成的x/z坐标上的第一圆形和直线的交叉点(x,z),所述第一圆形具有在操作S620中计算出的垂直高度H0直径(2*R1),且所述直线以角度A穿过x/z坐标的出发点。可创建在操作S630中计算出的交叉点(x,z)的z坐标值作为关于搜索点的观察点(x,y,z)的z坐标值。 
在操作S640中,如图9所示,GIS可计算在x/y坐标上的第二圆形和直线的交叉点(x,y),所述第二圆形具有在操作S630中计算出的交叉点(x,z)的x坐标值直径R2,且所述直线在方向D穿过x/y坐标的起点。 
在操作S650中,GIS可输出关于用户要求的搜索点P的,具有在操作S630和S640中创建的观察点(x,y,z)的3D地图图像。 
图10和图11示出搜索点为“江南站”的3D地图服务的画面的例子,图10示出从30度角度观察其观察点的地图图像,和图11是示出从15度角度观察其观察点的地图图像。 
由于本发明的3D地图服务采用虚拟球体来根据用户要求的角度和方向搜索最佳观察点,因此如图所示搜索点P与观察点之间的距离随着角度A的 减小而减小。特别是,与以往3D地图服务相比,本发明可很容易基于搜索点识别高于或低于搜索点P的地理信息。 
因此,根据本发明的3D地图服务可计算在用户要求的搜索点P被垂直观察时的垂直高度H0,并可确定在具有垂直高度H0直径的虚拟球体上对应角度A和方向D的3D地图的观察点。 
也就是说,本发明的3D地图服务可根据用户要求的角度A和方向D确定最佳观察点,并提供相应观察点的3D地图图像。 
根据上面描述的事例性实施例的提供3D地图服务的方法,可存储在包括程序指令的计算机可读介质中,所述程序指令用于由电脑执行各种操作。所述介质还可包括,单独的程序指令、数据文件、数据结构等或其组合。计算机可读介质的例子包括硬盘、软盘和磁带之类的磁介质(magnetic media),CD ROM和DVD之类的光记录介质(optical media),光盘(Floptical disk)之类的磁光介质(magneto-optical media),以及专门配置为存储和执行程序指令的硬件设备如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、闪存等。所述介质还可以是传输介质,如光纤或金属线、波导等,所述传输介质包含传输指定程序指令的信号、数据结构等的载波。程序指令的例子包括由编译器之类产生的机器语言代码,也包括含有使用解释程序由计算机执行的高级语言代码。所述硬件设备可被配置为一个或多个软件模块,以执行上面所描述的本发明的事例性实施例。 
关于本发明的事例性实施例的上述描述已被展示,其目的在于解释和描述本发明。其并非是为以公开的准确形式详尽无遗地展示或限制本发明,显然通过以上陈述,很多修改和变化是可能的。 
因此,本发明的范围将由所附权利要求书及其等同物定义。 

Claims (7)

1.一种提供三维3D地图服务的方法,所述方法包括: 
创建搜索点P、水平L、角度A和方向D用于3D地图服务; 
以所述搜索点P为中心,提取对应所述水平L的垂直(90°)观察点的地图图像; 
计算关于所述地图图像的垂直观察点的垂直高度HO; 
根据所述角度A和方向D使用具有所述垂直高度HO直径的虚拟球体计算关于所述搜索点P的观察点(x,y,z);和 
根据所述计算的观察点(x,y,z),提供所述搜索点P的3D地图图像,其中根据所述角度A和方向D使用具有所述计算的垂直高度HO直径的所述虚拟球体计算关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的所述步骤包括: 
计算在组成x轴与z轴的x/z坐标上的第一圆形和直线的交叉点(x,z),所述第一圆形具有所述垂直高度HO直径且所述直线以所述角度A穿过所述x/Z坐标的起点; 
创建所述计算的交叉点(x,z)的z坐标值作为关于所述搜索点p的所述观察点(x,y,z)的z坐标值; 
计算在x/y坐标上的第二圆形与直线的交叉点(x,y),所述第二圆形具有所述计算的交叉点(x,z)的X坐标值直径且所述直线在所述方向D上穿过所述x/y坐标的起点; 
分别创建所述计算的交叉点(x,y)的x、y坐标作为关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的x、y坐标。 
2.如权利要求1所述的方法,其中,根据所述角度A和方向D使用具有所述垂直高度HO直径的所述虚拟球体计算关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的所述步骤,根据所述角度A和方向D在所述虚拟球体的表面上确定所述观察点(x,y,z)。 
3.如权利要求2所述的方法,其中,所述虚拟球体和所述搜索点P的 交叉点被作为三维坐标(x,y,z)轴的起点创建,且所述虚拟球体和一条直线的另一个交叉点被确定为所述观察点(x,y,z),所述直线具有所述搜索点P作为起点。 
4.如权利要求1所述的方法,其中,所述搜索点P和所述观察点(x,y,z)之间的距离随所述搜索点P的所述角度A的减小而减小。 
5.一种提供三维3D地图服务的系统,所述系统包括: 
用于创建搜索点P、水平L、角度A和方向D用于3D地图服务的装置; 
用于以所述搜索点P为中心,提取对应所述水平L的垂直(90°)观察点的地图图像的装置; 
用于计算关于所述地图图像的垂直观察点的垂直高度H0的装置, 
用于根据所述角度A和方向D使用具有所述垂直高度H0直径的虚拟球体计算关于所述搜索点P的观察点(x,y,z)的装置;以及 
用于根据所述计算的观察点(x,y,z),提供所述搜索点P的3D地图图像的装置,其中所述用于根据所述角度A和方向D使用具有所述计算的垂直高度H0直径的所述虚拟球体计算关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的所述装置包括: 
用于计算在组成x轴与z轴的x/z坐标上的第一圆形和直线的交叉点(x,z)的装置,所述第一圆形具有所述垂直高度H0直径且所述直线以所述角度A穿过所述x/z坐标的起点, 
用于创建所述计算的交叉点(x,z)的z坐标值作为关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的z坐标值的装置; 
用于计算在x/y坐标上的第二圆形与直线的交叉点(x,y)的装置,所述第二圆形具有所述计算的交叉点(x,z)的x坐标值直径且所述直线在所述方向D上穿过所述x/y坐标的起点, 
用于分别创建所述计算的交叉点(x,y)的x、y坐标作为关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的x、y坐标的装置。 
6.如权利要求5所述的系统,其中,用于根据所述角度A和方向D使用具有所述垂直高度H0直径的所述虚拟球体计算关于所述搜索点P的所述观察点(x,y,z)的所述装置,根据所述角度A和方向D在所述虚拟球体的表面上确定所述观察点(x,y,z)。 
7.如权利要求6所述的系统,还包括: 
用于创建虚拟球体和所述搜索点P的交叉点作为三维坐标(x,y,z)的起点,并将所述虚拟球体和一条直线的另一个交叉点确定为所述观察点(x,y,z)的装置,所述直线具有所述搜索点P作为起点。 
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