CN104504742A - 一种基于电子沙盘系统的三维军标标绘方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种基于电子沙盘系统的三维军标标绘方法，具体步骤为：搭建基于电子沙盘的三维军标标绘系统，包括：地理信息数据处理与显示模块、二维军标符号生成模块、军标符号三维绘制模块和军标符号管理模块；地理信息数据处理与显示模块实现地形数据的三维显示；二维军标符号生成模块对军标符号进行二维绘制；军标符号三维绘制模块实现了军标的网格化和地形匹配；军标符号管理模块对军标在三维场景中进行管理控制。本发明基于三维电子沙盘系统提供了全军在三维场景中的标绘方法，采用Qt绘图系统完成军标二维绘制，并采用离线和实时网格化将三维军标标绘分为两个LOD等级，兼顾了军标标绘的地形匹配和场景实时绘制渲染要求。

Description

一种基于电子沙盘系统的三维军标标绘方法

技术领域

本发明涉及一种三维军标标绘方法，特别是一种基于电子沙盘系统的三维军标标绘方法。

背景技术

电子沙盘是计算机技术、计算机图形学等技术的产物，广泛应用于军事、教育、娱乐、房地产等领域。电子沙盘系统具有数据分析、空间特性分析、路径分析和态势标绘等功能，在军事领域三维战场态势标绘为指挥决策提供了形象、直观、丰富的战场信息。

三维标绘技术是电子沙盘系统中进行态势展示和态势推演的基础，指挥机构可以根据战场态势的发展情况及时调整作战计划，三维态势标绘的研究具有重要意义。军队标号是表现部队作战指挥、作战模拟和其它军事相关活动中一种常用的图形符号，是三维标绘的主要内容。

现有的标绘系统已经能够实现部分标绘符号的绘制，但多数是使用三维模型、公告牌或者二维平面化的符号放置到场景中。三维模型方法首先是需要大量的模型数据，而且没有统一的标准，考虑到渲染效率也不能大量加载；公告牌或者二维平面化的符号不是三维标绘技术，不能很好的适应地形，对观察视角也有一定限制。有些技术针对部分符号实现了三维标绘，但具有限定的使用范围，不适用于全军标的三维绘制。

发明内容

本发明目的在于提供一种基于电子沙盘系统的三维军标标绘方法，解决了全军标在三维场景中地形匹配和绘制实时性的问题。

一种基于电子沙盘系统的三维军标标绘方法的具体步骤为：

第一步 搭建基于电子沙盘的三维军标标绘系统

基于电子沙盘的三维军标标绘，包括：地理信息数据处理与显示模块、二维军标符号生成模块、军标符号三维绘制模块和军标符号管理模块。所述：

地理信息数据处理与显示模块的功能为：对三维地理信息数据进行预处理，生成地形数据库，构建多分辨率纹理细节LOD并分页调度实现实时渲染。

二维军标符号生成模块的功能为：实现基于QT的二维军标符号的绘制，生成了二维的军标模型库，并提供修改军标符号属性的接口。

军标符号三维绘制模块的功能为：对军标符号进行网格化处理，实现军标的离线三角剖分和实时三角剖分，生成网格化数据，并进行地形匹配。

军标符号管理模块的功能为：为军标符号建立管理库，提供军标的添加、删除、属性修改功能，保存场景军标信息，支持态势储存与复现。

第二步 地理信息数据处理与显示模块实现地形数据的三维显示

地理信息数据处理与显示模块首先将地形数据进行坐标转换，其中，地形数据是空间基础地理要素数据，包括DEM数据、DLG数据、TIF数据、属性数据、地理特征的GIS数据以及标注信息数据，变换为目标地形坐标，然后通过gdal_translate工具预先对影像数据进行瓦片处理，并使用gdaladdo工具创建金字塔数据集。其次，地理信息数据处理与显示模块构建地形块的线性四叉树索引，采用地形预加载和动态调度，实现对海量地形数据进行动态加载显示。

第三步 二维军标符号生成模块对军标符号进行二维绘制

军标标绘模块首先采用跨平台的Qt开发框架，基于Qt的Arthur绘图系统，采用QPainter绘制图形，使用绘图函数、路径裁剪与区域裁剪函数实现常规军标符号的生成、采用基于控制点的B样条曲线和贝塞尔曲线拟合方式生成动态军标符号。其次，军标标绘模块使用Qpen画笔绘制轮廓，利用QBrush画刷进行填充，利用QFont定义字体，并提供接口用于军标修改。最后，军标标绘模块使用坐标转换实现军标变换，提供比例变换、旋转变换和平移变换接口。

第四步 军标符号三维绘制模块实现了军标的网格化和地形匹配

军标符号三维绘制模块将军标在三维场景中的显示方式分为两个LOD等级，采用不同方式对军标进行网格化处理，并实现地形匹配。地形匹配时采用的高程值，是在三维场景中以军标网格点对应地形的高程值加上一个正值作为该网格点的高程，避免军标与地形重合产生闪动。

当军标符号初始绘制或地形加载LOD不是最高细节等级时，军标符号三维绘制模块选择使用低LOD军标符号，采用离线网格化方法。模块使用Delaunay算法对二维军标符号进行三角剖分，生成离线数据。然后进行地形匹配，采用射线查询方式，获取军标符号网格点对应地形的高程值，并赋值给军标网格点，即可进行绘制。当地形加载为最高细节等级时，军标符号三维绘制模块选择使用高LOD军标符号，采用实时网格化方法。模块采用多线程处理方式，根据军标所在位置的地形网格特征对二维军标符号进行实时三角剖分，将地形网格点线作为三角剖分的约束条件，使用约束Delaunay三角剖分方法生成网格，然后获取军标符号各网格点对应地形的高程值，将高程值赋给军标符号进行地形匹配。

第五步 军标符号管理模块对军标在三维场景中进行管理控制

军标符号管理模块建立三维军标符号模型库对场景中的三维军标符号进行管理。军标符号管理模块通过场景节点控制能够对军标进行添加、删除、显隐操作；通过Qt绘图系统接口能够对军标颜色、内外衬色、字体进行修改；通过坐标转换接口能够对军标大小、位置、方向、姿态进行修改；军标符号管理模块将场景中标绘内容的名称、属性信息保存为DAT文件，通过读取该文件可复现标绘内容，实现场景态势的存储和重读。

至此，实现了基于电子沙盘系统的三维军标标绘。

本发明基于三维电子沙盘系统提供了全军在三维场景中的标绘方法，采用Qt绘图系统完成军标二维绘制，并采用离线和实时网格化将三维军标标绘分为两个LOD等级，兼顾了军标标绘的地形匹配和场景实时绘制渲染要求。

具体实施方式

一种基于电子沙盘系统的三维军标标绘方法的具体步骤为：

第一步 搭建基于电子沙盘的三维军标标绘系统

基于电子沙盘的三维军标标绘，包括：地理信息数据处理与显示模块、二维军标符号生成模块、军标符号三维绘制模块和军标符号管理模块。所述：

地理信息数据处理与显示模块的功能为：对三维地理信息数据进行预处理，生成地形数据库，构建多分辨率纹理细节LOD并分页调度实现实时渲染。

二维军标符号生成模块的功能为：实现基于QT的二维军标符号的绘制，生成了二维的军标模型库，并提供修改军标符号属性的接口。

军标符号三维绘制模块的功能为：对军标符号进行网格化处理，实现军标的离线三角剖分和实时三角剖分，生成网格化数据，并进行地形匹配。

军标符号管理模块的功能为：为军标符号建立管理库，提供军标的添加、删除、属性修改功能，保存场景军标信息，支持态势储存与复现。

第二步 地理信息数据处理与显示模块实现地形数据的三维显示

地理信息数据处理与显示模块首先将地形数据进行坐标转换，其中，地形数据是空间基础地理要素数据，包括DEM数据、DLG数据、TIF数据、属性数据、地理特征的GIS数据以及标注信息数据，变换为目标地形坐标，然后通过gdal_translate工具预先对影像数据进行瓦片处理，并使用gdaladdo工具创建金字塔数据集。其次，地理信息数据处理与显示模块构建地形块的线性四叉树索引，采用地形预加载和动态调度，实现对海量地形数据进行动态加载显示。

第三步 二维军标符号生成模块对军标符号进行二维绘制

军标标绘模块首先采用跨平台的Qt开发框架，基于Qt的Arthur绘图系统，采用QPainter绘制图形，使用绘图函数、路径裁剪与区域裁剪函数实现常规军标符号的生成、采用基于控制点的B样条曲线和贝塞尔曲线拟合方式生成动态军标符号。其次，军标标绘模块使用Qpen画笔绘制轮廓，利用QBrush画刷进行填充，利用QFont定义字体，并提供接口用于军标修改。最后，军标标绘模块使用坐标转换实现军标变换，提供比例变换、旋转变换和平移变换接口。

第四步 军标符号三维绘制模块实现了军标的网格化和地形匹配

军标符号三维绘制模块将军标在三维场景中的显示方式分为两个LOD等级，采用不同方式对军标进行网格化处理，并实现地形匹配。地形匹配时采用的高程值，是在三维场景中以军标网格点对应地形的高程值加上一个正值作为该网格点的高程，避免军标与地形重合产生闪动。

当军标符号初始绘制或地形加载LOD不是最高细节等级时，军标符号三维绘制模块选择使用低LOD军标符号，采用离线网格化方法。模块使用Delaunay算法对二维军标符号进行三角剖分，生成离线数据。然后进行地形匹配，采用射线查询方式，获取军标符号网格点对应地形的高程值，并赋值给军标网格点，即可进行绘制。当地形加载为最高细节等级时，军标符号三维绘制模块选择使用高LOD军标符号，采用实时网格化方法。模块采用多线程处理方式，根据军标所在位置的地形网格特征对二维军标符号进行实时三角剖分，将地形网格点线作为三角剖分的约束条件，使用约束Delaunay三角剖分方法生成网格，然后获取军标符号各网格点对应地形的高程值，将高程值赋给军标符号进行地形匹配。

第五步 军标符号管理模块对军标在三维场景中进行管理控制

军标符号管理模块建立三维军标符号模型库对场景中的三维军标符号进行管理。军标符号管理模块通过场景节点控制能够对军标进行添加、删除、显隐操作；通过Qt绘图系统接口能够对军标颜色、内外衬色、字体进行修改；通过坐标转换接口能够对军标大小、位置、方向、姿态进行修改；军标符号管理模块将场景中标绘内容的名称、属性信息保存为DAT文件，通过读取该文件可复现标绘内容，实现场景态势的存储和重读。

至此，实现了基于电子沙盘系统的三维军标标绘。

Claims (1)

1.一种基于电子沙盘系统的三维军标标绘方法，其特征在于具体步骤为：

第一步 搭建基于电子沙盘的三维军标标绘系统

基于电子沙盘的三维军标标绘，包括：地理信息数据处理与显示模块、二维军标符号生成模块、军标符号三维绘制模块和军标符号管理模块；所述：

地理信息数据处理与显示模块的功能为：对三维地理信息数据进行预处理，生成地形数据库，构建多分辨率纹理细节LOD并分页调度实现实时渲染；

二维军标符号生成模块的功能为：实现基于QT的二维军标符号的绘制，生成了二维的军标模型库，并提供修改军标符号属性的接口；

军标符号三维绘制模块的功能为：对军标符号进行网格化处理，实现军标的离线三角剖分和实时三角剖分，生成网格化数据，并进行地形匹配；

军标符号管理模块的功能为：为军标符号建立管理库，提供军标的添加、删除、属性修改功能，保存场景军标信息，支持态势储存与复现；

第二步 地理信息数据处理与显示模块实现地形数据的三维显示

地理信息数据处理与显示模块首先将地形数据进行坐标转换，其中，地形数据是空间基础地理要素数据，包括DEM数据、DLG数据、TIF数据、属性数据、地理特征的GIS数据以及标注信息数据，变换为目标地形坐标，然后通过gdal_translate工具预先对影像数据进行瓦片处理，并使用gdaladdo工具创建金字塔数据集；其次，地理信息数据处理与显示模块构建地形块的线性四叉树索引，采用地形预加载和动态调度，实现对海量地形数据进行动态加载显示；

第三步 二维军标符号生成模块对军标符号进行二维绘制

军标标绘模块首先采用跨平台的Qt开发框架，基于Qt的Arthur绘图系统，采用QPainter绘制图形，使用绘图函数、路径裁剪与区域裁剪函数实现常规军标符号的生成、采用基于控制点的B样条曲线和贝塞尔曲线拟合方式生成动态军标符号；其次，军标标绘模块使用Qpen画笔绘制轮廓，利用QBrush画刷进行填充，利用QFont定义字体，并提供接口用于军标修改；最后，军标标绘模块使用坐标转换实现军标变换，提供比例变换、旋转变换和平移变换接口；

第四步 军标符号三维绘制模块实现了军标的网格化和地形匹配

军标符号三维绘制模块将军标在三维场景中的显示方式分为两个LOD等级，采用不同方式对军标进行网格化处理，并实现地形匹配；地形匹配时采用的高程值，是在三维场景中以军标网格点对应地形的高程值加上一个正值作为该网格点的高程，避免军标与地形重合产生闪动；

当军标符号初始绘制或地形加载LOD不是最高细节等级时，军标符号三维绘制模块选择使用低LOD军标符号，采用离线网格化方法；模块使用Delaunay算法对二维军标符号进行三角剖分，生成离线数据；然后进行地形匹配，采用射线查询方式，获取军标符号网格点对应地形的高程值，并赋值给军标网格点，即可进行绘制；当地形加载为最高细节等级时，军标符号三维绘制模块选择使用高LOD军标符号，采用实时网格化方法；模块采用多线程处理方式，根据军标所在位置的地形网格特征对二维军标符号进行实时三角剖分，将地形网格点线作为三角剖分的约束条件，使用约束Delaunay三角剖分方法生成网格，然后获取军标符号各网格点对应地形的高程值，将高程值赋给军标符号进行地形匹配；

第五步 军标符号管理模块对军标在三维场景中进行管理控制

军标符号管理模块建立三维军标符号模型库对场景中的三维军标符号进行管理；军标符号管理模块通过场景节点控制能够对军标进行添加、删除、显隐操作；通过Qt绘图系统接口能够对军标颜色、内外衬色、字体进行修改；通过坐标转换接口能够对军标大小、位置、方向、姿态进行修改；军标符号管理模块将场景中标绘内容的名称、属性信息保存为DAT文件，通过读取该文件可复现标绘内容，实现场景态势的存储和重读；

至此，实现了基于电子沙盘系统的三维军标标绘。