CN102110280A - 空间数据处理方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了空间数据处理方法及装置，该方法包括：依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口的视图坐标；按照设定的处理类型对应的处理方法，在视图窗口下分析或处理视图坐标；根据对视图坐标的分析或处理结果，分析或处理原始空间数据。本发明实施例公开的空间数据处理方法将原始空间数据的原始坐变换到视图窗口下的视图坐标进行分析处理，即从视图角度对空间数据进行分析处理，使得分析处理后的结果，空间数据的最大数据量与原始空间数据的大小不相关，而只与视图窗口对应的分辨率相关，解决了现有技术中空间数据处理结果数据量大的问题，并保证处理后的所有空间数据都能正确显示空间数据之间的空间关系。

Description

空间数据处理方法及装置
技术领域
本发明涉及空间信息技术、计算机图形学和计算机操作系统领域，尤其涉及空间数据处理方法及装置。
背景技术
空间实体是对存在或虚拟于自然世界中的实体或现象的抽象，与空间位置或特征相关联，在自然世界中是不可再分的最小单元，基本的空间实体有点、线、面和体四种类型。空间数据用于表示空间实体本身的空间位置、形态信息及空间关系，如拓扑关系等信息，其空间数据结构分为矢量数据结构和栅格数据结构，矢量数据结构用空间离散点坐标来描述空间实体，它将研究的整个空间视为一个空域，空间实体作为独立的对象分布在该空域中；栅格数据结构把空间划分成均匀的网格，用于描述具有一定空间内连续分布特点的空间实体。
空间实体的视图表示方式主要是通过电子地图来展示的，电子地图是将空间实体通过一定的硬件和软件在电子屏幕上显示的可视地图，是空间实体在电子屏幕(视图窗口)上栅格化显示的过程。给空间实体赋予了用于在电子地图上显示的属性和图示化信息，称之为要素。点实体对应点要素，线实体对应线要素，面实体对应面要素。其中空间实体的图示化信息中，点要素的图示化信息一般包括：点的符号类型，符号大小，符号颜色；线要素的图示化信息包括：线状符号的类型，线状符号的宽度，线状符号的颜色；面要素的图示化信息包括：面的填充类型(如是否透明)，面符号的类型，面的填充颜色。有的空间实体自身单独记录其对应的图示化信息，有的空间实体是在电子地图显示时，按照图层，给同一类空间实体设置统一的图示化信息。
视图是根据给定的空间条件来选择空间实体在视图窗口中显示的界面。现有的视图显示空间实体的过程就是空间实体的栅格化的过程：首先通过空间数据索引将符合给定空间条件的空间实体取出来经过传输介质传给空间实体使用者即客户端，然后对空间实体的空间数据进行一系列的几何变换和处理之后，绘制成一幅二维栅格图像，在屏幕上显示或输出，如计算机屏幕显示、在纸上打印输出及生成图像文件输出等。
上述栅格化指的是将矢量图形格式表示图形的空间数据转换成栅格图像，栅格图像的每个像素值通常代表颜色值，以用于显示器显示、在纸上打印输出及生成图像文件输出等过程。
GIS(Geographic Information System，地理信息系统)平台软件和VR(Virtual Reality，虚拟现实)平台软件是处理空间实体主要的平台软件，这类平台软件最频繁的操作是电子地图的放大、缩小和移动或三维场景漫游，空间实体显示是进行此项工作的前提和基础，并且有些复杂的空间关系计算的每次计算都要求进行多次的空间数据的读取和传输，例如要素标注的冲突检测与避让计算。
随着GIS和VR技术的快速发展和广泛应用，空间数据呈爆炸式增长，特别是空间技术的网络化，网络GIS和VR技术应用的公众化，使得海量空间数据的选取、传输、显示、分析已经成了制约地理信息系统(GIS)和虚拟现实(VR)等行业发展主要的技术瓶颈。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种空间数据处理方法及装置，其具体方案如下：
一种空间数据处理方法，包括：
依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口的视图坐标；
按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标；
根据对所述视图坐标的分析或处理结果，分析或处理所述原始空间数据。
优选的，所述视图窗口利用数据结构依据所述视图控制参数进行表示。
优选的，所述视图窗口利用数据结构依据所述视图控制参数进行表示的过程包括：
依据所述视图控制参数用所述栅格数据结构来表示所述视图窗口的像素，所述像素为所述视图窗口平面划分成的均匀网格单元，所述像素为所述栅格数据中的基本信息存储单元，所述像素的坐标位置依据所述像素在所述视图窗口中对应的行号和列号确定。
优选的，所述按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标的过程包括：
按照设定的处理类型对应的处理方法，分析或处理所述原始空间数据在所述视图窗口上显示时需要绘制的像素；
依据对所述像素的分析或处理结果，分析或处理所述视图坐标。
优选的，所述按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标的过程包括：
按照设定的处理类型对应的处理方法，分析或处理所述视图坐标点对应的所述视图窗口的像素；
根据对所述像素的分析或处理结果，分析或处理所述视图坐标点。
优选的，所述按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标的过程包括：
按照设定的处理类型对应的处理方法，通过所述视图坐标将所述原始空间数据在所述视图窗口上显示时需要绘制的像素通过赋值的方式进行栅格化；
分析或处理所述视图窗口上的像素；
依据对所述像素的分析或处理结果，分析或处理所述视图坐标。
优选的，所述按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标的过程包括：
按照设定的处理类型对应的处理方法，直接对所述视图坐标进行分析或处理。
优选的，所述分析或处理所述原始空间数据在所述视图窗口上显示时需要绘制的像素的过程包括：
读取所述需要绘制的像素的像素值，即读取用于表示所述需要绘制的像素的数据的值；
判断所述需要绘制的像素的像素值是否符合预设条件；
为所述需要绘制的像素赋值，即为用于表示所述需要绘制的像素的数据赋值。
优选的，还包括：发送分析或处理后的所述原始空间数据。
优选的，所视图控制参数包括：视图模式和视图窗口的外包矩形参数；所述视图模式包括：二维模式和三维模式，所述视图窗口的外包矩形参数包括：视图窗口的外包矩形的宽度和视图窗口的外包矩形的高度。
优选的，当所述视图模式为二维模式时，所述视图控制参数还包括：空间实体在所述视图窗口中的中心坐标点和视图中空间实体的放大比例，所述视图中空间实体的放大比例用于表示空间实体在视图窗口中显示的大小。
优选的，当所述视图模式为二维模式时，所述视图控制参数还包括：查询空间实体的矩形范围和视图中空间实体的放大比例。
优选的，所述依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图坐标的过程包括：
选取所述查询空间实体的矩形范围内的空间数据；
依据所述视图窗口的外包矩形参数、查询空间实体的矩形范围和视图中空间实体的放大比例，变换所述原始空间数据的原始坐标为所述视图窗口的视图坐标。
优选的，当所述视图模式为三维模式时，所述视图控制参数还包括：视点参数和投影参数，所述视点参数包括视点在世界坐标系中的位置、视点所观察的目标位置和虚拟照相机向上的向量；所述投影参数包括：正交投影和透视投影。
优选的，所述依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口的视图坐标的过程包括：
依据所述视点参数将所述原始空间数据的原始坐标转换为世界坐标；
通过视点变换，将所述世界坐标变换到以虚拟照相机为中心的三维坐标系下的三维坐标；
通过投影变换将所述三维坐标变换成规格化的二维坐标；
通过视口变换将所述规格化的二维坐标映射成为视图窗口的视图坐标。
优选的，所述设定处理类型包括：空间数据的选取、化简、渐进传输和要素标注的冲突检测与避让中的任意一种或多种的组合。
优选的，所述数据结构为数组；所述依据所述视图控制参数用栅格数据结构来表示视图窗口的像素的过程为：
依据所述数组表示所述视图窗口对应的栅格数据的像素阵列，所述数组中的每个单元表示所述像素阵列中的一个像素。
一种空间数据处理装置，包括：
坐标变换单元，用于依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口的视图坐标；
视图坐标处理单元，用于按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标；
原始空间数据处理单元，用于根据对所述视图坐标的分析或处理结果，分析或处理所述原始空间数据。
优选的，还包括视图窗口表示单元，用于利用数据结构依据所述视图控制参数表示视图窗口。
优选的，所述视图坐标处理单元包括：空间数据的选取单元、化简单元、传输单元和要素标注的冲突检测与避让单元中任意一个或多个的组合。
优选的，所述视图坐标处理单元还包括：像素操作单元，用于按照设定的处理类型对应的处理方法，分析或处理所述原始坐标点在所述视图窗口上显示时所需要绘制的像素。
优选的，所述像素操作单元包括：像素读取单元，用于读取表示所述像素的数据的值；
像素判断单元，用于判断所述像素值是否符合预设条件；
像素赋值单元，用于为表示所述像素的数据赋值。
从上述的技术方案可以看出，本发明实施例公开的空间数据处理方法将原始空间数据的原始坐变标换到视图窗口下的视图坐标进行分析处理，即从视图角度对空间数据进行分析处理，使得在分析处理空间数据的化简、传输和显示等问题时与原始空间数据的大小不相关，而只与所述视图窗口下的视图窗口对应的分辨率相关，并且能保证化简后的所有空间数据都能正确显示空间数据之间的空间关系。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例公开的一种空间数据处理方法的流程图；
图2为本发明实施例公开的又一空间数据处理方法的流程图；
图3为本发明实施例公开的又一空间数据处理方法的流程图；
图4为本发明实施例公开的又一空间数据处理方法的流程图；
图5为本发明实施例公开的一种空间数据处理装置的结构示意图；
图6为本发明实施例公开的坐标变换单元的结构示意图；
图7为本发明实施例公开的又一坐标变换单元的结构示意图；
图8为本发明实施例公开的视图坐标处理单元的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域技术人员以视图的角度来研究空间数据的选取、传输、显示和分析等问题，发现无论空间数据的数据量有多大，用于显示和与显示相关的空间数据分析，如要素标注的冲突检测与避让计算，在视图窗口分辨率确定的情况下，所需要的最大数据量是恒定的。因为视图窗口的分辨率是有限的，无论空间数据量有多大，我们能够看到的像素是确定的。视图窗口中先绘制的空间实体如果被后绘制的空间实体完全覆盖，从视图显示的角度来看把此先绘制的空间实体从数据服务器端读取、传输至客户端后并显示是没有意义的。因此从视图的角度，在视图窗口分辨率确定的情况下，无论多海量、多精细的空间数据，用于视图窗口显示所需要的最大有效空间数据是恒定的，就是用于填充视图窗口的全部像素所需的空间数据。
为了方便描述，本申请文件中将需要处理的空间数据称之为原始空间数据，需要处理的空间数据的坐标称之为原始空间数据的原始坐标，需要处理的空间数据的坐标点称之为原始空间数据的原始坐标点，或直接称之为原始坐标点。
本发明公开的空间数据处理方法，基于上述视图角度，将原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口下的视图坐标，在视图窗口下，对视图坐标进行相应的分析或处理，并根据其分析或处理结果，分析或处理与其对应的原始空间数据。视图窗口利用数据结构依据视图控制参数进行表示，数据结构的类型可以为栅格数据结构，也可以为矢量数据结构，由于目前的显示设备以光栅设备为主，所以本申请实施例以栅格数据结构为主，进行相关的描述。其具体实现方式如下所述：
本发明公开的空间数据处理方法的流程如图1所示，包括：
步骤S11、依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口的视图坐标；
本实施例中的视图控制参数包括：视图模式和视图窗口的外包矩形参数。视图模式即根据实际的视图窗口预先设定视图窗口为二维模式还是三维模式。视图窗口的外包矩形参数是显示空间实体的视图窗口范围(0，0，ViewWidth，ViewHeight)，如计算机屏幕地图显示窗口的范围，包括：视图窗口的外包矩形的宽度ViewWidth和视图窗口的外包矩形的高度ViewHeight，通过这两个参数，可以确定实际视图窗口中用于显示图像的窗口的大小范围。
确定视图控制参数后，利用数据结构依据视图控制参数表示视图窗口。此处所述的表示视图窗口可以为实际可以进行显示的物理视图窗口，也可以是为了进行分析而生成的逻辑视图窗口环境。
当利用栅格数据结构来表示视图窗口时，用栅格数据来表示二维栅格图像，把显示视图窗口平面划分成均匀的网格，每个网格单元称为像素，栅格数据结构就是像素阵列，栅格中的每个像素是栅格数据中最基本的信息存储单元，其坐标位置可以用行号和列号确定。由于栅格数据是按一定规则排列的，所以表示的空间实体位置关系是隐含在行号、列号之中的。每个像素值用于代表空间实体的属性或属性的编码。
通过视图控制参数中的视图窗口的外包矩形参数可以得到用于表示视图窗口的栅格数据的大小。如用m个字节表示一个像素值，则表示视图窗口的栅格数据的大小为：(ViewWidth*ViewHeight*m)。并且将用于表示视图窗口的栅格数据的初始值赋值为0。
依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口坐标系下的视图坐标，原始空间数据的原始坐标点对应视图窗口坐标系下的视图坐标点，每个视图坐标点与用栅格数据依据视图控制参数所表示的视图窗口的像素相对应。
步骤S12、按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标；
设定处理类型包括：空间数据的选取、化简、传输和要素标注的冲突检测与避让中的任意一个，也可以为其中的任意几个的自由组合或者全部。其对应的处理方法包括：空间数据的选取方法、化简方法、传输方法和要素标注的冲突检测与避让方法。具体选用的处理方法需要根据实际处理过程中，需要进行的处理类型而确定。在此并不限定其处理类型只有上述类型，凡是涉及到对空间数据进行处理的处理类型都属于本发明保护的范围。
设定处理类型的过程可以在处理过程开始之前预先设定，也可以在处理过程中实时设定。按照设定的处理类型对应的处理方法，分析或者处理视图窗口下的视图坐标，具体方式可以为：直接分析或者处理所述视图坐标、分析或者处理所述视图坐标点所对应的所述视图窗口的像素、分析或者处理空间实体在所述视图窗口上显示时需要绘制的像素等方法中的一种或几种的结合；或者按照设定的处理类型对应的处理方法，通过所述视图坐标将所述原始空间数据在所述视图窗口上显示时需要绘制的像素通过赋值的方式进行栅格化，即将所述原始空间数据在所述视图窗口上进行栅格化，然后分析或处理所述视图窗口上的像素，依据对所述像素的分析或处理结果，分析或处理所述视图坐标。例如，通过分析视图窗口下某一个坐标点处是否对应多个原始空间数据，来判段是否需要从多个原始空间数据中选取一个数据作为该点对应的数据，而将其余的数据化简掉。其可以只是分析选取哪一个数据，得到分析结果，但是不进行选取的操作，也可以是分析后根据分析结果进行选取，具体的处理方式根据实际情况而定。本实施例中栅格化的目的是通过分析或处理将原始空间数据转换成栅格图像后的像素的值来分析或处理原始空间数据，因此通常用代表原始空间数据的标识号、标记此处是否已经有坐标点等等含义的值来给像素赋值。
步骤S13、根据对所述视图坐标的分析或处理结果，分析或处理与所述视图坐标对应的原始坐标，实现对原始空间数据的分析处理。
由于视图坐标点是通过原始空间数据的原始坐标点变换得到，从原始空间数据的原始坐标变换为视图坐标后的数据称之为视图数据，所以两者间存在对应的关系，原始坐标点对应于视图坐标点，利用这种关系，依据处理视图坐标的结果，处理原始空间数据，处理后原始空间数据和处理后的视图数据在视图窗口(如计算机屏幕窗口)上显示时，显示的结果是一样的，从上述步骤中可以得到对视图数据中某一个视图坐标对应的数据的分析或处理结果，根据该分析或处理结果，相应的处理与该视图数据对应的原始空间数据。
本发明实施例公开的空间数据处理方法按照预设视图控制参数将原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口下的视图坐标，在视图窗口下对视图坐标进行分析或处理，并依据分析处理结果处理原始空间数据，保证在处理原始空间数据的过程中站在视图角度，以视图窗口为基础，对空间数据进行分析处理，使得分析处理结果与原始空间数据的大小不相关，而只与所述视图窗口对应的分辨率相关，解决了现有技术中分析处理后的海量空间数据的数据量仍然较大等问题，并且由于以视图窗口为基础，保证了处理后的数据能正确显示空间数据之间的空间关系。
本发明实施例公开的又一空间数据处理方法的流程如图2所示，包括：
步骤S21、依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口下的视图坐标，所述视图窗口利用数据结构依据所述视图控制参数进行表示；
步骤S22、按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标；
步骤S23、根据对所述视图数据的分析或处理结果，分析或处理与所述视图坐标对应的原始坐标，实现对原始空间数据的分析或处理；
步骤S24、发送所述处理后的原始空间数据。
本实施例公开的空间数据处理方法与图1所示流程相比，增加了将处理后的原始空间数据发送的过程。由此可以看出，本实施例中进行传输的是处理后的原始空间数据，而并非之前的海量空间数据，因此，传输过程中的数据量大大减小，解决了传输海量空间数据造成的传输数据量大、显示困难等问题，提高了传输效率和显示效率。
本实施例并不限定将处理后的原始空间数据进行发送，也可以将其进行显示、存储等等，以便于后续的进一步操作。
本发明实施例公开的又一空间数据处理方法的流程如图3所示，重点描述了当实际视图窗口的视图模式为二维模式时，其对空间数据进行处理的过程，对于二维视图模式，其视图控制参数中除包括视图模式和视图窗口的外包矩形参数外，还包括查询空间实体的矩形范围和视图中空间实体的放大比例。其过程包括：
步骤S31、选取所述查询空间实体的矩形范围内的空间数据；
查询空间实体的矩形范围是指将此范围内的空间实体显示在视图窗口中，也就是在视图窗口中能显示出来的空间实体的外包矩形，其具体的范围值根据实际的显示情况而设定。
步骤S32、依据所述视图窗口的外包矩形参数、查询空间实体的矩形范围和视图中空间实体的放大比例，变换所述原始空间数据的原始坐标为所述视图窗口下的二维空间坐标；
视图中空间实体的放大比例表示空间实体在视图窗口中显示的大小，例如，如果将给定查询空间实体的矩形范围内的空间实体正好全屏显示在视图窗口中，则空间实体放大比例的计算方法是：用视图窗口的外包矩形的宽度除以查询空间实体的矩形的宽度所得的值和视图窗口的外包矩形的高度除以查询空间实体的矩形的高度所得的值中较小的作为空间实体的放大比例。
将原始坐标变换为对应于利用数据结构依据所述视图控制参数进行表示的视图窗口上的视图坐标的过程如下所示，假设视图窗口的外包矩形参数为ViewRect(0，0，外包矩形的宽度ViewWidth，外包矩形的高度ViewHeight)，视图中空间实体的放大比例为ViewRadio，查询空间实体的矩形范围为(X轴最小值gxmin，Y轴最小值gymin，X轴最大值gxmax，Y轴最大值gymax)，原始空间数据的坐标点为p(x，y)，则模拟显示的所述视图窗口坐标系下的坐标点为p’(x’，y’)，其计算方法为：
x’＝(x-(gxmin+gxmax)/2)*ViewRadio+ViewWidth/2；
y’＝ViewHeight/2-(y-(gymin+gymax)/2)*ViewRadio。
同理，也可获得在已知所述视图窗口坐标系下的坐标点p’(x’，y’)，计算原始坐标系下坐标点p(x，y)的方法：
x＝(gxmin+gxmax)/2+(x’-ViewWidth/2)/ViewRadio；
y＝(gymin+gymax)/2+(ViewHeight/2-y’)/ViewRadio；
步骤S33、按照设定的处理类型对应的处理方法，在视图窗口下分析或处理所述视图坐标在所述视图窗口上显示时所需要绘制的像素，并根据分析或处理的结果分析或处理所述视图坐标；
本实施例中的处理类型为上述实施例中处理类型中的任意一种或多种的组合。
本实施例中对视图坐标在所述视图窗口上进行显示时所需要绘制的像素依据不同的处理类型，进行相应的分析或处理，其具体操作包括：读取所述需要绘制的像素的像素值，判断像素值，和给所述需要绘制的像素赋值。上述操作可以以单个像素或者将多个像素进行组合后进行处理，可以根据实际情况的需要，灵活的设定具体的处理方式。其针对像素的具体操作包括给像素赋值，即将空间数据进行栅格化、读取像素和对像素值进行判定，当像素以多个比特位数据来进行表示时，对像素的赋值可以表现为对一个像素整体赋值或者对表示像素的多个比特位数据中的任意一个或多个比特位进行赋值；读取像素的操作也可以表现为对一个像素的整体值进行读取和读取像素中某个或某几个比特位的值；同理，对像素值的判定也为对一个像素的整体值或某个或某几个比特位的值所代表的含义进行判定。
如用4个比特位数据表示视图窗口的一个像素，其中用第一个比特位表示是否有点要素在此像素上栅格化，第二个比特位表示是否有线要素在此像素上栅格化，第三个比特位是否有面要素在此像素上栅格化，第四个比特位用于空间矢量数据的化简。首先定义几个常量：
#define point     0x0001
#define line      0x0002
#define region    0x0004
#define simple    0x0008
例如，对线空间实体所对应的像素操作方法如下所示：
像素的赋值操作：用定义的常量line同像素值的或操作来对像素进行赋值，实现原始空间数据的栅格化。如给P(x，y)像素线栅格化操作，P(x，y)＝P(x，y)line；清除原始空间数据栅格化操作，用定义的常量line进行取反后同像素值的与操作来清除，如清除P(x，y)像素线栅格化操作，P(x，y)＝P(x，y)&～line。
读取像素值：P(x，y)的栅格数据的值就是P(x，y)像素的值；
像素值判定操作：例如，判定像素是否被原始空间数据栅格化操作，用定义的常量line同像素值的与操作来判定。如判定P(x，y)像素是否被线栅格化操作，则判定P(x，y)&line的值是否大于0，如果大于0，则P(x，y)像素被线空间实体栅格化，如果等于0，则P(x，y)像素没有被线空间实体栅格化。
对于其它空间实体所对应的像素操作同样可以按照上述方法进行操作。
步骤S34、根据对所述视图坐标的分析或处理结果，处理与所述视图坐标对应的原始坐标，以实现对原始空间数据的处理；
步骤S35、发送所述处理后的原始空间数据。
本实施例中，在对空间数据进行坐标变换时，根据查询空间实体的矩形范围和视图中空间实体的放大比例进行坐标变换，只将查询空间实体的矩形范围内的空间数据依据视图中空间实体的放大比例进行坐标变换，和相应处理，而查询空间实体的矩形范围外的数据不做处理，保证空间数据在实际视图窗口中进行有效显示的同时，大大缩减了数据处理中的被处理数据量和传输量，提高了数据处理效率和传输效率。
本实施例并不限定二维视图模式下视图控制参数中除包括视图模式和视图窗口的外包矩形参数外，还包括查询空间实体的矩形范围和视图中空间实体的放大比例，也可以利用所述空间实体在所述视图窗口下的中心坐标点替换查询空间实体的矩形范围，只要能实现将原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口的视图坐标即可。
本实施例中的表示视图窗口的栅格数据的数据结构可以选择数组形式，依据数组表示所述视图窗口对应的栅格数据的像素阵列，所述数组中的每个单元表示所述像素阵列中的一个像素。还可以为链表、树、图等等数据结构来实现。其具体实现形式可根据实际处理情况而定。
发明实施例公开的又一空间数据处理方法的流程如图4所示，重点描述了当实际视图窗口的视图模式为三维模式时，其对空间数据进行处理的过程，对于三维视图模式，其视图控制参数中除包括视图模式和视图窗口的外包矩形参数外，还包括视点参数和投影参数，所述视点参数包括视点在预先设定的世界坐标系中的位置O(xo，yo，zo)，xo，yo，zo表示视点在世界坐标系中的三个分量、视点所观察的目标位置A(xa，ya，za)和虚拟照相机向上的向量up(xup，yup，zup)；所述投影参数包括：正交投影和透视投影。或者是依据上述参数获得的视图矩阵和投影矩阵，利用视图矩阵和投影矩阵进行坐标变换。其根据视图控制参数变换得到视图窗口下的视图坐标的过程包括：
步骤S41依据所述视点参数将所述空间数据的坐标转换为世界坐标；
步骤S42、通过视点变换，将所述世界坐标变换到以虚拟照相机为中心的三维坐标系下的三维坐标；
步骤S43、通过投影变换将所述三维坐标系下的三维坐标变换成规格化的二维坐标；
步骤S44、通过视口变换将所述规格化的二维坐标映射成为视图窗口的视图坐标。
三维视图模式下，视图窗口的外包矩形决定视景体的大小，投影参数决定视景体的形状，如果投影参数为正交投影，则视景体为成直角的平行六面体，如果投影参数为透视投影，则视景体为一个棱锥的平截台体(棱台)。
当空间实体从世界坐标变换到视点坐标以后，空间实体在视景体内的，经过投影将落在视图内而被显示；空间实体在视景体外的，则被裁剪掉；在基于深度的显示操作中，用视景体裁剪掉在前裁剪面之前以及在后裁剪面之后的空间实体，根据具体情况，有的还需要设置视景体的视角、近裁剪面到视点的距离和远裁剪面到视点的距离等参数。
本实施例公开的方法，还可利用视景体来裁剪掉视景体外的数据，以实现缩减数据处理中的被处理数据量和传输量，提高了数据处理效率和传输效率的目的。
本发明同时公开了一种空间数据处理装置，其结构如图5所示，包括：坐标变换单元51、视图坐标处理单元52和原始空间数据处理单元53。
坐标变换单元51用于依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口下的视图坐标；视图坐标处理单元52用于按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标；原始空间数据处理单元53用于根据对所述视图坐标的分析或处理结果，分析或处理与所述视图坐标对应的原始坐标，实现对原始空间数据的分析处理。
此外，还包括：视图窗口表示单元54，用于利用数据结构依据所述视图控制参数表示视图窗口。
其中，坐标变换单元51的结构如图6所示，包括：空间数据选取单元61，用于选取所述查询空间实体的矩形范围内的空间数据；变换单元62，用于依据所述将所述视图窗口的外包矩形参数、查询空间实体的矩形范围和视图中空间实体的放大比例，变换所述空间数据坐标为所述实际视图窗口下的二维空间坐标。该坐标变换单元适用于实际视图窗口的模式为二维模式的坐标变换。
本实施例公开的又一坐标变换单元51的结构如图7所示，该坐标变换单元适用于实际视图窗口的模式为三维模式的坐标变换。包括：世界坐标变换单元71，用于依据所述视点参数将所述空间数据的坐标转换为预先设定的世界坐标；视点变换单元72，用于通过视点变换，将世界坐标变换到以虚拟照相机为中心的三维坐标系下的三维坐标；投影变换单元73，用于通过投影变换将所述三维坐标变换成规格化的二维坐标；视口变换单元74，用于通过视口变换将所述规格化的二维坐标映射成为视图窗口的视图坐标。
对于实际装置中，图6和图7所示两种坐标变换单元可以分别设置，也将其单元全部集成在一个单元中，根据不同的视图模式进行选取，执行相应的操作。
视图坐标处理单元53的结构如图8所示，包括：空间数据的选取单元81、化简单元82、传输单元83和要素标注的冲突检测与避让单元84。
原始空间数据处理单元53的结构与图8相同，凡是视图坐标处理单元中包含的处理单元，都可以包含在原始空间数据处理单元中进行对原始空间数据的处理。
视图坐标处理单元53还包括：像素操作单元85，用于按照设定的处理类型对应的处理方法，分析或处理所述视图坐标在所述视图窗口上显示时所需要绘制的像素。所述像素操作单元85包括：像素读取单元851，用于读取表示所述像素的数据的值；像素判断单元852，用于判断所述像素值是否符合预设条件；像素赋值单元853，为表示所述像素的数据赋值。该像素操作单元85与空间数据的选取单元81、化简单元82、传输单元83和要素标注的冲突检测与避让单元84相互配合，依照各个单元的处理类型，通过对像素值的操作实现对视图坐标的分析或处理。
实际装置中，还可包含其他类型的处理单元，其具体的处理类型可根据实际情况而自行设定。该装置也可将进行全部类型的单元都设置在自身中，根据实际的情况而选取不同的单元，执行相应的处理。
本实施例公开的数据处理装置中各个单元的工作过程如下所述：
坐标变换单元依据预先设定的视图控制参数将原始空间数据的原始坐标变换到视图窗口表示单元利用数据结构依据所述视图控制参数表示的视图窗口下的视图坐标，具体的变换过程依据视图模式的不同而不同，视图坐标处理单元依照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标，具体的分析处理类型包括空间数据的选取、化简、传输和要素标注的冲突检测与避让，具体的分析过程为通过像素操作单元对视图坐标在所述视图窗口上显示时需要绘制的像素进行分析，分析处理后，按照对所述视图坐标的分析或处理结果，原始空间数据处理单元分析或处理与所述视图坐标对应的原始坐标，进而实现对原始空间数据的分析处理。
本实施例公开的数据处理装置的执行过程为对应于上述本发明实施例所公开的方法实施例流程，为较佳的装置实施例，其具体执行过程可参见上述方法实施例，在此不再赘述。
本发明公开的数据处理装置可以设置在计算机内，也可以设置在手机或其他可以使用本发明的设备内，或者是其他智能设备。其既可以设置在服务器端，在将客户端请求的数据发送之前，首先对空间数据进行处理，也可将其设置在客户端，在将其发送到实际的视图窗口前，将数据进行处理，或者同时设置在服务器和客户端，根据实际情况选择由哪一方或者双方共同进行处理。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (22)

1.一种空间数据处理方法，其特征在于，包括：
依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口的视图坐标；
按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标；
根据对所述视图坐标的分析或处理结果，分析或处理所述原始空间数据。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视图窗口利用数据结构依据所述视图控制参数进行表示。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述视图窗口利用数据结构依据所述视图控制参数进行表示的过程包括：
依据所述视图控制参数用所述栅格数据结构来表示所述视图窗口的像素，所述像素为所述视图窗口平面划分成的均匀网格单元，所述像素为所述栅格数据中的基本信息存储单元，所述像素的坐标位置依据所述像素在所述视图窗口中对应的行号和列号确定。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标的过程包括：
按照设定的处理类型对应的处理方法，分析或处理所述原始空间数据在所述视图窗口上显示时需要绘制的像素；
依据对所述像素的分析或处理结果，分析或处理所述视图坐标。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标的过程包括：
按照设定的处理类型对应的处理方法，分析或处理所述视图坐标点对应的所述视图窗口的像素；
根据对所述像素的分析或处理结果，分析或处理所述视图坐标点。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标的过程包括：
按照设定的处理类型对应的处理方法，通过所述视图坐标将所述原始空间数据在所述视图窗口上显示时需要绘制的像素通过赋值的方式进行栅格化；
分析或处理所述视图窗口上的像素；
依据对所述像素的分析或处理结果，分析或处理所述视图坐标。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标的过程包括：
按照设定的处理类型对应的处理方法，直接对所述视图坐标进行分析或处理。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述分析或处理所述原始空间数据在所述视图窗口上显示时需要绘制的像素的过程包括：
读取所述需要绘制的像素的像素值，即读取用于表示所述需要绘制的像素的数据的值；
判断所述需要绘制的像素的像素值是否符合预设条件；
为所述需要绘制的像素赋值，即为用于表示所述需要绘制的像素的数据赋值。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：发送分析或处理后的所述原始空间数据。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所视图控制参数包括：视图模式和视图窗口的外包矩形参数；所述视图模式包括：二维模式和三维模式，所述视图窗口的外包矩形参数包括：视图窗口的外包矩形的宽度和视图窗口的外包矩形的高度。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述视图模式为二维模式时，所述视图控制参数还包括：空间实体在所述视图窗口中的中心坐标点和视图中空间实体的放大比例，所述视图中空间实体的放大比例用于表示空间实体在视图窗口中显示的大小。
12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述视图模式为二维模式时，所述视图控制参数还包括：查询空间实体的矩形范围和视图中空间实体的放大比例。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图坐标的过程包括：
选取所述查询空间实体的矩形范围内的空间数据；
依据所述视图窗口的外包矩形参数、查询空间实体的矩形范围和视图中空间实体的放大比例，变换所述原始空间数据的原始坐标为所述视图窗口的视图坐标。
14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述视图模式为三维模式时，所述视图控制参数还包括：视点参数和投影参数，所述视点参数包括视点在世界坐标系中的位置、视点所观察的目标位置和虚拟照相机向上的向量；所述投影参数包括：正交投影和透视投影。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口的视图坐标的过程包括：
依据所述视点参数将所述原始空间数据的原始坐标转换为世界坐标；
通过视点变换，将所述世界坐标变换到以虚拟照相机为中心的三维坐标系下的三维坐标；
通过投影变换将所述三维坐标变换成规格化的二维坐标；
通过视口变换将所述规格化的二维坐标映射成为视图窗口的视图坐标。
16.根据权利要求1-15中任意一项所述的方法，其特征在于，所述设定处理类型包括：空间数据的选取、化简、渐进传输和要素标注的冲突检测与避让中的任意一种或多种的组合。
17.根据权利要求2-15中任意一项所述的方法，其特征在于，所述数据结构为数组；所述依据所述视图控制参数用栅格数据结构来表示视图窗口的像素的过程为：
依据所述数组表示所述视图窗口对应的栅格数据的像素阵列，所述数组中的每个单元表示所述像素阵列中的一个像素。
18.一种空间数据处理装置，其特征在于，包括：
坐标变换单元，用于依据预先设定的视图控制参数，将接收的原始空间数据的原始坐标变换得到视图窗口的视图坐标；
视图坐标处理单元，用于按照设定的处理类型对应的处理方法，在所述视图窗口下分析或处理所述视图坐标；
原始空间数据处理单元，用于根据对所述视图坐标的分析或处理结果，分析或处理所述原始空间数据。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，还包括视图窗口表示单元，用于利用数据结构依据所述视图控制参数表示视图窗口。
20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述视图坐标处理单元包括：空间数据的选取单元、化简单元、传输单元和要素标注的冲突检测与避让单元中任意一个或多个的组合。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述视图坐标处理单元还包括：像素操作单元，用于按照设定的处理类型对应的处理方法，分析或处理所述原始坐标点在所述视图窗口上显示时所需要绘制的像素。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述像素操作单元包括：
像素读取单元，用于读取表示所述像素的数据的值；
像素判断单元，用于判断所述像素值是否符合预设条件；
像素赋值单元，用于为表示所述像素的数据赋值。
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