CN103823897A - 制种基地三维可视化地理信息系统 - Google Patents
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Abstract
一种制种基地三维可视化地理信息系统，包括拍摄装置、GPS定位装置、三维激光点云扫描仪、三维图像生成单元、三维地图模型生成单元、存储单元以及展示子系统；拍摄装置用于获取种子基地的实景图像，GPS定位装置用于在拍摄装置获取实景图像的同时记录拍摄装置各移动点的地理位置信息；三维激光点云扫描仪用于在拍摄装置获取实景图像的同时采集种子基地的三维空间数据；三维图像生成单元用于根据实景图像及地理位置信息合成三维实景影像；三维地图模型生成单元用于根据基地的三维空间数据生成三维地图模型；存储单元用于存储三维实景影像、地理位置信息及三维地图模型；展示子系统用于展示三维实景影像及三维地图模型。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息系统(Geographic Information System，GIS)领域，尤其涉及一种制种基地三维可视化地理信息系统。
背景技术
随着我国经济的发展和农业技术的推广，种子产品的品种丰富而且数量充足，然而与此同时，质量隐患却令人担忧。在整个种子生产的各个环节都潜伏着质量安全风险因素，一方面在种子育繁种植过程中由于生产者经验技术或利益驱动造成种子产品质量安全问题；另一方面，对种子种植基地的种子繁育环境、实时生长状况等数据的监控不够也常常导致种子产品质量下降。
发明内容
鉴于此，实有必要提供一种能够采集并展示制种基地的种子繁育环境、实时生长状况等数据的制种基地三维可视化地理信息系统。
本发明解决为了解决上述问题，本发明提供一种制种基地三维可视化地理信息系统，包括拍摄装置、GPS定位装置、三维激光点云扫描仪、三维图像生成单元、三维地图模型生成单元、存储单元以及展示子系统；所述拍摄装置用于获取种子基地的实景图像，所述GPS定位装置用于在拍摄装置获取实景图像的同时记录所述拍摄装置各移动点的地理位置信息；所述三维激光点云扫描仪用于在拍摄装置获取实景图像的同时采集种子基地的三维空间数据；所述三维图像生成单元用于根据实景图像及地理位置信息合成三维实景影像；所述三维地图模型生成单元用于根据基地的三维空间数据生成三维地图模型；所述存储单元用于存储所述三维实景影像、所述地理位置信息及所述三维地图模型；所述展示子系统用于展示所述三维实景影像及所述三维地图模型。
在其中一个实施方式中，所述制种基地三维可视化地理信息系统还包括用于搭载所述拍摄装置、所述GPS定位装置以及所述三维激光点云扫描仪的交通工具，所述交通工具为汽车及航拍飞机。
在其中一个实施方式中，所述制种基地三维可视化地理信息系统还包括姿态感应器，用于感应所述拍摄装置的拍摄姿态，所述三维图像生成单元根据所述拍摄姿态信息及地理位置信息计算每张图像中每个像素点的三维坐标。
在其中一个实施方式中，所述展示子系统包括服务器端及客户端；所服务器端与所述存储单元进行网络连接通信并由所述存储单元向所述服务器端传输所述三维实景影像及所述虚拟三维地图模型；所述客户端与所服务器进行网络连接通信并由服务器端向客户端传输所述三维实景影像及所述三维地图模型，所述客户端包括用于显示所述三维实景影像及所述三维地图模型的触控显示器。
在其中一个实施方式中，所述服务器端与所述客户端采用B/S架构或者采用C/S架构。
在其中一个实施方式中，所所述拍摄装置采用录像模式对制种基地的场景进行多角度环视拍摄，然后进行后期由三维图像生成模块缝合并加载播放程序来完成三维实景影像，三维实景影像在浏览过程中可以由观赏者对图像进行放大、缩小、移动、漫游及多角度观看的相关操作。
在其中一个实施方式中，所述三维实景影像能够实现插入热点链接、多场景之间虚拟漫游、雷达方位导航功能，三维实景影像的浏览分为自由漫游、路径漫游方式，能实现场景的720°旋转、平移、视距远近调整、景观高低调整以及场景缩放。
在其中一个实施方式中，三维地图模型将三维实景影像及地理位置信息关联起来，在三维空间漫游过程中，观赏者能够查看制种企业的种植基地的相关信息，包括种植品种、株高、间距、长势、田块分布信息。
在其中一个实施方式中，三维地图模型展示中，通过输入企业的名称来查询三维空间数据库，得到企业的相关信息，包括企业品种审定编号、检验检疫编号、种子产品检验数据，同时可以得到企业在三维场景中的位置并将视点定位到三维空间中单位的位置。
在其中一个实施方式中，通过三维仿真系统，用户可以得到企业基地的三维空间信息以及企业的描述信息，通过三维图形点击访问数据库信息，可实现单点数据库信息显示，种植品种区域的条件查询，包括矩形框选、圆选及多边形选择方式，返回结果按列表显示，可精细化查询目标，并完成目标的准确定位。
通过本发明制种基地三维可视化地理信息系统，各地种子站工作人员定期拍摄种植基地的实景照片，经软件技术人员技术处理后发布，实现种子管理局对各个地区制种企业种植基地的监管和种子繁育种植数据分析，确保各制种基地的种子繁育的正常发展和国家粮食种植安全。
附图说明
图1为本发明的制种基地三维可视化地理信息系统的组成方框示意图。
图2为本发明的制种基地三维可视化地理信息系统的用于搭载拍摄装置、GPS定位装置及三维激光点云扫描仪的汽车的示意图。
图3为本发明的制种基地三维可视化地理信息系统的拍摄装置的示意图。
图4为本发明的制种基地三维可视化地理信息系统的三维激光点云扫描仪的示意图。
图5为本发明的制种基地三维可视化地理信息系统的服务器端与客户端的架构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实施例做进一步的说明。
请参阅图1，为本发明的制种基地三维可视化地理信息系统的组成方框示意图。本发明提供的制种基地三维可视化地理信息系统，包括拍摄装置、GPS（globalpositing system）定位装置、三维激光点云扫描仪、三维图像生成单元、三维地图模型生成单元、存储单元以及展示子系统；所述拍摄装置用于获取种子基地的实景图像，所述GPS定位装置用于在拍摄装置获取实景图像的同时记录所述拍摄装置各移动点的地理位置信息；所述三维激光点云扫描仪用于在拍摄装置获取实景图像的同时采集种子基地的三维空间数据；所述三维图像生成单元用于根据实地图像及地理位置信息合成三维实景影像；所述三维地图模型生成单元用于根据基地的三维空间数据生成三维地图模型；所述存储单元用于存储所述三维实景影像、所述地理位置信息及所述三维地图模型；所述展示子系统用于展示所述三维实景影像及所述三维地图模型。
其中，拍摄装置(如图3所示)、GPS定位装置、三维激光点云扫描仪均连接至一计算机；所述三维图像生成单元、三维地图模型生成单元均为计算机的软件模块，存储单元则为该计算机的硬件。所述拍摄装置采用录像模式制种基地的场景进行多角度环视拍摄以获得图像，然后由三维图像生成模块进行后期缝合并加载播放程序来完成三维实景影像。所述制种基地三维可视化地理信息系统还包括用于搭载所述拍摄装置、所述GPS定位装置以及所述三维激光点云扫描仪的交通工具，所述交通工具为汽车及航拍飞机。交通工具还可采用其他方式，本实施方式中，采用汽车搭载所述拍摄装置、所述GPS定位装置以及三维激光点云扫描仪（如图2所示）。
所述制种基地三维可视化地理信息系统还包括姿态感应器，用于感应所述拍摄装置的拍摄姿态，所述三维图像生成单元根据所述拍摄姿态信息及地理位置信息计算每张图像中每个像素点的三维坐标。其中所述姿态感应器同时也连接到计算机以将其获得的拍摄姿态信息传输至计算机，姿态感应器与计算机均搭载于汽车上。
如图4所示，所述三维激光点云扫描仪（例如采用FARO公司型号为FAROFocus3D的三维激光点云扫描仪），用于详细的测量和三维建档。扫描仪旋转着激光触摸着四周，激光束测量扫描仪与物体之间的距离，加上两个旋转角数据，物体的空间坐标得以确定。并结合照相技术仅在几分钟内即可得到数百万个三维彩色数据点。此外，不同测站的扫描数据，通过公共的靶标球配准到同一坐标系中，形成一个整体，从而生成有关复杂环境的非常详细的三维图像和几何形状，对已有状态进行精确的数字化再现。
如图5所示，所述展示子系统包括服务器端及客户端；所服务器端与所述存储单元进行网络连接通信并由所述存储单元向所述服务器端传输所述三维实景影像及所述虚拟三维地图模型；所述客户端与所服务器进行网络连接通信并由服务器端向客户端传输所述三维实景影像及所述三维地图模型，所述客户端包括用于显示所述三维实景影像及所述三维地图模型的触控显示器。所述服务器端与所述客户端采用B/S(即browser/server)架构或者采用C/S(即client/server)架构。
三维实景影像在浏览过程中可以由观赏者对图像进行放大、缩小、移动、漫游及多角度观看的相关操作。所述三维实景影像能够实现插入热点链接、多场景之间虚拟漫游、雷达方位导航功能，三维实景影像的浏览分为自由漫游、路径漫游方式，能实现场景的720°旋转、平移、视距远近调整、景观高低调整以及场景缩放。
三维地图模型将三维实景影像及地理位置信息关联起来，在三维空间漫游过程中，观赏者能够查看制种企业的种植基地的相关信息，包括种植品种、株高、间距、长势、田块分布信息。三维地图模型展示中，通过输入企业的名称来查询三维空间数据库，得到企业的相关信息，包括企业品种审定编号、检验检疫编号、种子产品检验数据，同时可以得到企业在三维场景中的位置并将视点定位到三维空间中单位的位置。通过三维仿真系统，用户可以得到企业基地的三维空间信息以及企业的描述信息，通过三维图形点击访问数据库信息，可实现单点数据库信息显示，种植品种区域的条件查询，包括矩形框选，圆选、多边形选择等方式，返回结果按列表显示，可精细化查询目标，并完成目标的准确定位。
以下以某省制种基地为例说明本发明的制种基地三维可视化地理信息系统可实现功能。
某省种植基地的图形浏览：
1)图形快速缩放：能对场景进行快速的放大、缩小、返回初始状态等功能。
2)图形平滑漫游：系统为用户提供平滑的漫游功能，并实现无缝、无刷新的视觉效果，便于用户浏览及快速定位。
某省制种企业的三维模型加载：
系统可以加载提供的一定格式的外部三维模型数据，同时采用三维实物模型匹配矢量数据的技术，将模型与地形表面进行准确配准，生成的景观具有极高的精细程度。根据目标对象的实际三维地理坐标，模型批量数据的导入与管理，构建真实的三维景观模型。在此三维景观模型中，模型之间的空间位置关系与实地完全对应，实现了真实三维景观的再现，同时链接响应的属性信息，实现在空间上多层次的查询与管理。
某省制种企业的场景浏览：
三维场景的浏览可分为自由漫游、路径漫游等方式，能实现场景的旋转(720°)、平移，视距远近调整，建筑高低调整以及场景缩放等，用户可直接使用相应的操作键，完成3D场景的漫游工作。另外，通过停放、点击标志点，读取数据库并显示相关信息，包括田间植物长势、生产加工车间建筑等。
空间分析：
包括：通视分析、距离量测等基本功能。
某省制种企业的种植基地信息查询：
三维空间数据库将各种数据源关联起来，方便了用户的信息查询。在三维空间漫游过程中，查看制种企业的种植基地的相关信息（如种植品种、株高、间距、长势、田块分布等信息）。通过输入企业的名称，通过查询三维空间数据库，得到企业的相关信息（企业品种审定编号、检验检疫编号、种子产品检验数据等数据），同时可以得到企业在三维场景中的位置。并将视点定位到三维空间中单位的位置。通过三维仿真系统，用户可以得到企业基地的三维空间信息，以及企业的描述信息。通过三维图形点击访问数据库信息，可实现单点数据库信息显示，种植品种区域的条件查询，包括矩形框选，圆选、多边形选择等方式，返回结果按列表显示，可精细化查询目标，并完成目标的准确定位。
通过本发明制种基地三维可视化地理信息系统，各地种子站工作人员定期拍摄种植基地的实景照片，经软件技术人员技术处理后发布，实现种子管理局对各个地区制种企业种植基地的监管和种子繁育种植数据分析，确保各制种基地的种子繁育的正常发展和国家粮食种植安全。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种制种基地三维可视化地理信息系统，包括拍摄装置、GPS定位装置、三维激光点云扫描仪、三维图像生成单元、三维地图模型生成单元、存储单元以及展示子系统；所述拍摄装置用于获取种子基地的实景图像，所述GPS定位装置用于在拍摄装置获取实景图像的同时记录所述拍摄装置各移动点的地理位置信息；所述三维激光点云扫描仪用于在拍摄装置获取实景图像的同时采集种子基地的三维空间数据；所述三维图像生成单元用于根据实景图像及地理位置信息合成三维实景影像；所述三维地图模型生成单元用于根据基地的三维空间数据生成三维地图模型；所述存储单元用于存储所述三维实景影像、所述地理位置信息及所述三维地图模型；所述展示子系统用于展示所述三维实景影像及所述三维地图模型。
2.如权利要求1所述的制种基地三维可视化地理信息系统，其特征在于：所述制种基地三维可视化地理信息系统还包括用于搭载所述拍摄装置、所述GPS定位装置以及所述三维激光点云扫描仪的交通工具，所述交通工具为汽车及航拍飞机。
3.如权利要求2所述的制种基地三维可视化地理信息系统，其特征在于：所述制种基地三维可视化地理信息系统还包括姿态感应器，用于感应所述拍摄装置的拍摄姿态，所述三维图像生成单元根据所述拍摄姿态信息及地理位置信息计算每张图像中每个像素点的三维坐标。
4.如权利要求1所述的制种基地三维可视化地理信息系统，其特征在于：所述展示子系统包括服务器端及客户端；所服务器端与所述存储单元进行网络连接通信并由所述存储单元向所述服务器端传输所述三维实景影像及所述虚拟三维地图模型；所述客户端与所服务器进行网络连接通信并由服务器端向客户端传输所述三维实景影像及所述三维地图模型，所述客户端包括用于显示所述三维实景影像及所述三维地图模型的触控显示器。
5.如权利要求4所述的制种基地三维可视化地理信息系统，其特征在于：所述服务器端与所述客户端采用B/S架构或者采用C/S架构。
6.如权利要求4所述的制种基地三维可视化地理信息系统，其特征在于：所述拍摄装置采用录像模式对制种基地的场景进行多角度环视拍摄，然后进行后期由三维图像生成模块缝合并加载播放程序来完成三维实景影像，三维实景影像在浏览过程中可以由观赏者对图像进行放大、缩小、移动、漫游及多角度观看的相关操作。
7.如权利要求6所述的制种基地三维可视化地理信息系统，其特征在于：所述三维实景影像能够实现插入热点链接、多场景之间虚拟漫游、雷达方位导航功能，三维实景影像的浏览分为自由漫游、路径漫游方式，能实现场景的720°旋转、平移、视距远近调整、景观高低调整以及场景缩放。
8.如权利要求6所述的制种基地三维可视化地理信息系统，其特征在于：三维地图模型将三维实景影像及地理位置信息关联起来，在三维空间漫游过程中，观赏者能够查看制种企业的种植基地的相关信息，包括种植品种、株高、间距、长势、田块分布信息。
9.如权利要求8所述的制种基地三维可视化地理信息系统，其特征在于：三维地图模型展示中，通过输入企业的名称来查询三维空间数据库，得到企业的相关信息，包括企业品种审定编号、检验检疫编号、种子产品检验数据，同时可以得到企业在三维场景中的位置并将视点定位到三维空间中单位的位置。
10.如权利要求9所述的制种基地三维可视化地理信息系统，其特征在于：通过三维仿真系统，用户可以得到企业基地的三维空间信息以及企业的描述信息，通过三维图形点击访问数据库信息，可实现单点数据库信息显示，种植品种区域的条件查询，包括矩形框选、圆选及多边形选择方式，返回结果按列表显示，可精细化查询目标，并完成目标的准确定位。
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