CN104616356B - 一种小班边界三维可视化编辑方法 - Google Patents

Abstract

一种小班边界三维可视化编辑方法，属于森林三维可视化模拟技术领域。通过构建三维小班边界节点拾取、编辑与排序算法，提出小班边界三维可视化编辑步骤，包括：小班边界三维可视化移动步骤、小班边界三维可视化切割步骤、小班边界三维可视化合并步骤，以提高小班边界编辑的可视性与交互性。本发明支持在三维空间中反映小班真实的三维空间结构，符合其客观存在状态，支持采用交互式、可视性的方式对小班三维边界直接进行移动、切割和合并等3种编辑操作，并可快速、直观地模拟编辑结果。另外，本发明方法可为后续开展森林小班区划可视化模拟、小班三维空间分析、以及提高森林经营管理可视化模拟科技水平提供方法支持。

Description

一种小班边界三维可视化编辑方法

技术领域

本发明涉及一种小班边界三维可视化编辑方法，属于森林三维可视化模拟技术领域。

背景技术

随着三维仿真技术的发展，人们越来越倾向于从三维空间中探索和研究处理事务的方法。为了在森林三维空间中更加直观地探索、呈现森林生长演替变化规律，森林三维可视化模拟技术应运而生，并得到了蓬勃的发展。但现有的森林三维可视化模拟技术研究与成果大多集中在森林三维场景构建、森林生长收获、森林经营与森林景观变化可视化模拟等方面，而对森林小班边界在三维环境下进行交互式、直观地编辑并未见到详细、系统的报道。

在真实世界中，小班边界是以三维形式存在的，其二维形式只是三维形式的一种投影。现有的地理信息系统软件已在小班二维矢量边界编辑方面做到了近乎完美，同时其强大的空间分析功能已为众多行业的科研和生产活动提供了有效的解决方案。小班边界三维可视化编辑的研究进程与之相差甚远，通常采用间接的方式(先在二维系统中编辑，再进行三维呈现)实现编辑。此种间接的方式虽然可以实现小班边界编辑，但并不是真正意义上的小班边界三维可视化编辑。同时，此种方法效率低下，不能直观地表现小班边界的三维空间结构和编辑过程，越来越不能满足林业科研与管理者视觉感受上的需求，也越来越不能适应智慧林业的发展。

MOGRE(Managed Object-Oriented Graphics Rendering Engine)是一种常用的开源三维场景渲染引擎，封装了三维图形学中的多种算法和技术，支持将已有的三维实体模型精准地渲染到预定位置，以构建预期的三维虚拟场景。利用此引擎，基于DEM(DigitalElevation Model)灰度图、地形纹理图片与森林小班二维矢量图，可以快速、便捷地实现森林小班三维可视化模拟，为实现小班边界三维可视化编辑提供平台环境。

发明内容

为了克服现有技术的不足,本发明提供一种小班边界三维可视化编辑方法。在MOGRE渲染引擎的基础上，提出一种真正意义上的小班边界三维可视化编辑方法，用于快速、直观模拟小班边界三维可视化编辑过程与结果。

一种小班边界三维可视化编辑方法，含有以下步骤；通过构建三维小班边界节点拾取、编辑与排序算法，提出小班边界三维可视化编辑步骤，包括：小班边界三维可视化移动步骤、小班边界三维可视化切割步骤、小班边界三维可视化合并步骤。

步骤含有三维小班边界节点拾取、编辑与排序算法。

其中，三维小班边界节点拾取是获得编辑对象；三维小班边界节点编辑是预期效果的活动组合；排序算法为重新绘制小班边界提供节点序列。

首先，以三维场景实体(Mesh格式的球体)的形式来表达小班边界节点；

其次，利用鼠标点选拾取需要编辑的实体；再次，利用鼠标移动、新建操作来编辑实体；

最后，重新排列小班边界节点的排列顺序，重新绘制小班三维边界。

本发明的优点是一种真正意义上的小班边界三维可视化编辑方法，支持在三维空间中反映小班真实的三维空间结构，符合其客观存在状态，支持采用交互式、可视性的方式对小班三维边界直接进行移动、切割和合并等3种编辑操作，并可快速、直观地模拟编辑结果。另外，本发明方法可为后续开展森林小班区划可视化模拟、小班三维空间分析、以及提高森林经营管理可视化模拟科技水平提供方法支持。

附图说明

当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，如图其中：

图1为本发明的方法步骤流程图。

图2为本发明的小班边界三维可视化移动示意图。

图3为本发明的小班边界三维可视化切割示意图。

图4为本发明的小班边界三维可视化合并示意图。

图5为本发明的交互式拾取需移动的边界节点实体图。

图6为本发明的绘制新的小班边界图。

图7为本发明的交互式建立切割线实体图。

图8为本发明的绘制新的小班边界图。

图9为本发明的交互式拾取合并小班共同实体的两个端点实体图。

图10为本发明的绘制新的小班边界图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

具体实施方式

显然，本领域技术人员基于本发明的宗旨所做的许多修改和变化属于本发明的保护范围。

实施例1：如图1、图2、图3、图4所示

一种小班边界三维可视化编辑方法，针对使用间接方法实现小班边界三维编辑存在的缺乏直观表现能力的缺点与提供此项技术成果的社会需求，通过构建三维小班边界节点拾取、编辑与排序算法，实现小班边界三维可视化编辑方法，进而提高小班边界编辑的可视性与交互性，为在三维空间中进行森林小班区划、空间分析以及促进智慧林业发展提供技术支持。

本发明方法包括：小班边界三维可视化移动、小班边界三维可视化切割、小班边界三维可视化合并等3个内容。

每项内容的核心技术要点均涉及到三维小班边界节点拾取、编辑与排序算法。

其中，拾取是为了获得编辑对象；编辑便是预期效果的活动组合；排序则为重新绘制小班边界提供节点序列。

技术方案是首先以三维场景实体(Mesh格式的球体)的形式来表达小班边界节点；

其次，利用鼠标点选拾取需要编辑的实体；再次，利用鼠标移动、新建等操作来编辑实体；

最后，重新排列小班边界节点的排列顺序，重新绘制小班三维边界。

如此，来完成本发明方法中涉及的3个编辑内容。

工作原理是组成小班边界的三维实体易于获得地形的高程信息且易于进行三维编辑，并且按一定顺序连接多个实体即可组成完整的小班边界(只有正确的实体排序才能得到正确的小班边界)，由此，即可绘制小班三维边界线。

技术特征是支持在三维场景中直观地进行小班边界三维可视化编辑，不仅可以反映小班真实的三维空间结构，而且满足小班边界编辑者的视觉感受和操作感。

其方法步骤流程如图1，含有小班边界三维可视化移动、切割、合并步骤：

拾取节点实体、移动节点实体、重新排列节点顺序、绘制新小班三维边界，以完成小班边界三维可视化移动编辑步骤；

拾取切割线起点实体、新建切割线节点实体、重新排列节点顺序、绘制新小班三维边界，以完成小班边界三维可视化切割编辑步骤；

拾取合并小班共同实体的两个端点实体、重新排列节点顺序、绘制新小班三维边界，以完成小班边界三维可视化合并编辑步骤。

以下对本发明方法进行详述，对本发明方法涉及到的鼠标事件、实体绘制、实体标号与坐标获取、三维边界绘制等方法只做操作流程式说明，对小班边界节点实体排序算法做详细论述。

(1)小班边界三维可视化移动详细技术方法如下，其说明图如图2(只做方法二维示意图，其中黑色实心圆为移动对象)。

第一步交互式拾取需要移动的边界节点实体，并获取其标号；

第二步利用鼠标在三维空间中移动所选节点实体，并获取其三维空间坐标；

第三步获取原有节点的排列顺序作为新的序列(移动节点位置，并未改变其整体排序),作为新小班的绘制闭合路径；

第四步绘制新生成的小班三维边界。

如需移动多个节点实体，重复进行上述四个步骤即可。

(2)小班边界三维可视化切割详细技术方法如下，其说明图如图3(只做方法二维示意图，其中黑色实心圆为编辑对象)。

第一步交互式拾取小班切割线起点的实体，并获取其标号；

第二步利用鼠标在三维空间中新建切割线实体(分两种情况：a-起点标号大于末点标号；b-起点标号小于末点标号)，并获取其三维空间坐标；

第三步分别对新生成的两个小班(A，B)边界线节点进行排序(对应a，b两种情况),作为新小班的绘制闭合路径；

第四步分别绘制新生成的两个小班三维边界。

第三步实体排序算法描述如下：当切割线起始点标号大于末点标号时，A小班边界节点的实体排列顺序为：原始小班起始标号-切割线末点标号-切割线逆序(递减)标号-切割线起始点标号-按原始小班标号顺序(递增)直到原始小班末点标号-原始小班起始标号；B小班的实体排列顺序为：切割线末点标号-按原始小班标号顺序(递增)直到切割线起始点标号-切割线顺序(递增)标号-切割线末点标号。当切割线起始点标号小于末点标号时，A小班的实体排列顺序为：原始小班起始标号-按原始小班标号顺序(递增)直到切割线起始标号-切割线顺序(递增)标号-切割线末点标号-按原始小班标号顺序(递增)直到原始小班末点标号-原始小班起始标号；B小班的实体排列顺序为：切割线起始点标号-按原始小班标号顺序(递增)直到切割线末点标号-切割线逆序(递减)标号-切割线起始点标号。

(3)小班边界三维可视化合并详细技术方法如下，其说明图如图4(只做方法二维示意图，其中黑色实心圆为编辑对象)。

第一步交互式拾取合并小班共同实体的两个端点实体(f与g)，并获取各个实体标号；

第二步分析A、B小班的标号特点，有四种情况需要考虑；

以A小班的排序标号为例，假如从g点出发，完成g-f的绘制，四种情况(a，b，c，d)分析如下。a：按A小班标号顺序，g点的下一个实体在B小班中，且g点标号小于f点标号；b：按A小班标号顺序，g点的下一个实体在B小班中，且g点标号大于f点标号；c：按A小班标号顺序，g点的下一个实体不在B小班中，且g点标号小于f点标号；d：按A小班标号顺序，g点的下一个实体不在B小班中，且g点标号大于f点标号。

在B小班中需要完成f-g的绘制，同样需要考虑上述的四种情况，在此不再赘述。

第三步重新对新生成小班的边界线节点进行排序，完成A小班中g-f，以及B小班中f-g的绘制闭合路径；

第四步绘制新生成的小班(C)三维边界。

第三步实体排序算法描述如下：在步骤二中所述的a种情况下：先由出发点(g)标号逆序排列(递减)到小班起始点标号，再由小班末点标号逆序排列(递减)到终止点(f)标号；在b种情况下：直接从出发点(g)标号逆序排列(递减)到终止点(f)标号；在c种情况下：直接从出发点(g)标号顺序排列(递增)到终止点(f)标号；在d种情况下：首先由出发点(g)标号顺序排列(递增)到小班末点标号，再由小班起始点标号顺序排列(递增)到终止点(f)标号。如此，便完成了由g点到f点的节点实体排序。然后，在对B小班的边界节点进行排序时，采用上述同样的算法进行即可，需要注意的是此时应对f点到g点的节点实体进行排序。最后，将由g-f点与f-g点的排序存储为一个序列，作为合并后小班边界节点的实体排列结果，以完成整个小班边界绘制的闭合路径。

实施例小班矢量二维数据取自湖南攸县黄丰桥国有林场21林班3、4、5、10小班，地形数据由其真实的DEM数据及虚拟地形纹理共同生成，三维场景由MOGRE渲染引擎搭建。

实施例2：小班边界三维可视化移动；

(1)交互式拾取需要移动的边界节点实体，实体颜色由红色变为蓝色，见图5黑色圆环中实体所示。

(2)利用鼠标在三维空间中移动所选节点实体，程序自动实时获取其三维空间坐标。

(3)自动运行封装好的新小班边界闭合路径实体排序算法。

(4)自动绘制新生成的小班三维边界，如图6所示。

实施例3：小班边界三维可视化切割；

(1)交互式拾取小班切割线起点的实体，实体颜色由红色变为蓝色，见图7矩形中实体所示，程序自动获取其标号。

(2)利用鼠标在三维空间中新建切割线实体，实体颜色为蓝色，见图7矩形中实体所示，程序自动实时获取各个实体的三维空间坐标。

(3)自动运行封装好的新小班边界闭合路径实体排序算法。

(4)自动绘制新生成的两个小班三维边界，并更新小班号，如图8所示。

实施例4：小班边界三维可视化合并；

(1)交互式拾取合并小班共同实体的两个端点实体，实体颜色由红色变为蓝色，见图9两个黑色圆环中实体所示，程序自动获取各个实体标号。

(2)自动运行封装好新小班边界闭合路径实体排序算法。

(3)自动绘制新生成的小班三维边界，并更新小班号，如图10所示。

如上所述，对本发明的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本发明的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种小班边界三维可视化编辑方法，其特征在于通过构建三维小班边界节点拾取、编辑与排序算法，提出小班边界三维可视化编辑步骤，包括：小班边界三维可视化移动步骤、小班边界三维可视化切割步骤、小班边界三维可视化合并步骤，以提高小班边界编辑的可视性与交互性；

三维小班边界节点拾取是获得编辑对象；三维小班边界节点编辑是预期效果的活动组合；排序算法为重新绘制小班边界提供节点序列；

以三维场景实体Mesh格式的球体的形式来表达小班边界节点；

利用鼠标点选拾取需要编辑的实体；利用鼠标移动、新建操作来编辑实体；

重新排列小班边界节点的排列顺序，重新绘制小班三维边界；

小班边界三维可视化移动、切割、合并步骤：

拾取节点实体、移动节点实体、重新排列节点顺序、绘制新小班三维边界，以构成小班边界三维可视化移动步骤；

拾取切割线起点实体、新建切割线节点实体、重新排列节点顺序、绘制新小班三维边界，以构成小班边界三维可视化切割步骤；

拾取合并小班共同实体的两个端点实体、重新排列节点顺序、绘制新小班三维边界，以构成小班边界三维可视化合并步骤；

有以下步骤：

(1)小班边界三维可视化移动详细步骤如下，

第一步利用鼠标点选拾取需要移动的边界节点实体，并获取其标号；

第二步利用鼠标在三维空间中移动所选节点实体，并获取其三维空间坐标；

第三步获取原有节点的排列顺序作为新的序列,移动节点位置，并未改变其整体排序,作为新小班的绘制闭合路径；

第四步绘制新生成的小班三维边界；

如需移动多个节点实体，重复进行上述四个步骤即可；

(2)小班边界三维可视化切割详细步骤如下，

第一步利用鼠标点选拾取小班切割线起点的实体，并获取其标号；

第二步利用鼠标在三维空间中新建切割线实体,分两种情况：a起点标号大于末点标号；b起点标号小于末点标号，并获取其三维空间坐标；

第三步分别对新生成的A小班、B小班边界线节点进行排序,对应a，b两种情况,作为新小班的绘制闭合路径；

第四步分别绘制新生成的两个小班三维边界；

第三步实体排序算法描述如下：当切割线起始点标号大于末点标号时，A小班边界节点的实体排列顺序为：原始小班起始标号，切割线末点标号，切割线逆序递减标号，切割线起始点标号，按原始小班标号顺序递增直到原始小班末点标号，原始小班起始标号；B小班边界节点的实体排列顺序为：切割线末点标号，按原始小班标号顺序递增直到切割线起始点标号，切割线顺序递增标号，切割线末点标号；当切割线起始点标号小于末点标号时，A小班边界节点的实体排列顺序为：原始小班起始标号，按原始小班标号顺序递增直到切割线起始标号，切割线顺序递增标号，切割线末点标号，按原始小班标号顺序递增直到原始小班末点标号，原始小班起始标号；B小班边界节点的实体排列顺序为：切割线起始点标号，按原始小班标号顺序递增直到切割线末点标号，切割线逆序递减标号，切割线起始点标号；

(3)小班边界三维可视化合并详细步骤如下，

第一步骤、利用鼠标点选拾取合并小班共同实体的两个端点实体f点标号与g点标号，并获取各个实体标号；

第二步骤、分析A、B小班的标号特点，有四种情况；

以A小班的排序标号，从g点出发，完成g到f的绘制，四种情况a，b，c，d如下；a：按A小班标号顺序，g点的下一个实体在B小班中，且g点标号小于f点标号；b：按A小班标号顺序，g点的下一个实体在B小班中，且g点标号大于f点标号；c：按A小班标号顺序，g点的下一个实体不在B小班中，且g点标号小于f点标号；d：按A小班标号顺序，g点的下一个实体不在B小班中，且g点标号大于f点标号；

在B小班中需要完成f到g的绘制，同样采用上述的四种情况处理；

第三步骤、重新对新生成小班的边界线节点进行排序，完成A小班中g到f，以及B小班中f到g的绘制闭合路径；

第四步骤、绘制新生成的小班C三维边界；

第三步骤实体排序算法描述如下：在步骤二中所述的a种情况下：先由出发点g标号逆序排列递减到小班起始点标号，再由小班末点标号逆序排列递减到终止点f标号；在b种情况下：直接从出发点g标号逆序排列递减到终止点f标号；在c种情况下：直接从出发点g标号顺序排列递增到终止点f标号；在d种情况下：首先由出发点g标号顺序排列递增到小班末点标号，再由小班起始点标号顺序排列递增到终止点f标号；如此，便完成了由g点到f点的节点实体排序；然后，对B小班的边界节点进行排序，对f点到g点的节点实体进行排序；最后，将由g到f点与f到g点的排序存储为一个序列，作为合并后小班边界节点的实体排列结果，以完成整个小班边界绘制的闭合路径。