CN106251400A - 一种基于多四边形网格构建地形图的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了根据地形空间数据构建由多个四边形面片组成的多四边形基网格体，并确定每个四边形面片的邻接信息；根据视点参数及预设分辨率选取有效四边形面片，有效四边形面片为多四边形基网格体可见区域内的四边形面片；依次对有效四边形面片执行三角化处理，将有效四边形面片分割为多个三角形分片，并确定每个三角形分片的邻接信息；根据有效四边形面片的邻接信息和三角形分片的邻接信息执行合并处理，确定合并后的地形图。该方法通过记录全局邻接信息来进行全局三角化，可以在三角化合并时有效去除缝隙，保证了面片间网格三角化的全局一致性，避免了额外的缝隙缝合操作。

Description

一种基于多四边形网格构建地形图的方法及装置

技术领域

本发明涉及构建地形图技术领域，特别涉及一种基于多四边形网格构建地形图的方法及装置。

背景技术

目前，大规模三维地形系统普遍采用基于视点参数的层次细节分级(Level ofDetail，LOD)技术。其基本思想是基于多分辨率层次结构，根据视点远近，应用不同分辨率的局部细节等级，在保证显示质量的前提下，简化场景的复杂度，提高系统的实时性。

早期的LOD地形构建算法采用预处理的地形表示方式。算法先离线、预构建出多分辨率的三维地形分块，在运行时，再根据视点将合适分辨率的分块组装为完整地形。由于不同部分的地形可能应用不用分辨率的分块，因此，这类离线算法在地形的分块边界会出现裂缝。此外，由于地形模型是离线构建的，无法实现地形的实时编辑。鉴于此，当前的主流地形构建算法通常基于动态的三角化算法，在运行时对DEM(数字高程模型，DigitalElevation Model，一种简单栅格数据文件，用于存储地形高程值)实时构建三角化网格模型。动态地形构建算法需要解决层次结构选择、基网格定义，以及考虑高程、纹理数据管理的栅格一致性等问题。这类算法的典型代表有ROAM(Real-time Optimal Adaptive Mesh，实时优化自适应网格)，QuadTIN，Chunked LOD，BDAM等。

尽管当前的地形构建算法研究取得了一系列成果，但是，现有的地形构建工作主要围绕平面地形展开。随着人类认知和技术的进步，活动空间从近地走向更广阔的外层空间，在军事训练、工程辅助、航天试验等应用中，对大规模、全星球范围的球面地形的构建需求日益突出，而现有的平面地形构建算法难以简单移植到球面地形应用中。近来，有研究工作提出了基于简单几何体基网格的算法，进行球形地形构建。但是，大规模地形应用为了解决硬件资源受限问题，通常将渲染地形所需的纹理数据划分多个小的矩形分片，再在运行时动态调度和映射纹理。而基于简单几何体的方法受几何多面体面数目和边界划分的限制，难以在运行时进行纹理/高程数据的边界对正及坐标映射计算。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于多四边形网格构建地形图的方法及装置，从而解决星球规模球形地形构建问题，并克服现有三维地形分块时在分块边界会出现裂缝的缺陷。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种基于多四边形网格构建地形图的方法，包括：

根据地形空间数据构建由多个四边形面片组成的多四边形基网格体，并确定每个四边形面片的邻接信息，邻接信息包括相邻两个四边形面片的公共顶点和公共边；

根据视点参数和预设分辨率选取有效四边形面片，有效四边形面片为多四边形基网格体可见区域内的四边形面片；

依次对有效四边形面片执行三角化处理，将有效四边形面片分割为多个三角形分片，并确定每个三角形分片的邻接信息；

根据有效四边形面片的邻接信息和三角形分片的邻接信息执行合并处理，确定合并后的地形图。

在一种可能的实现方式中，根据地形空间数据构建由多个四边形面片组成的多四边形基网格体，并确定每个四边形面片的邻接信息，包括：

确定地形空间数据的矩形参数域，并分别对矩形参数域进行横向M等分和纵向N等分，划分为M×N个四边形面片，其中，M和N分别为分辨率最高时地形空间数据的横向面片数和纵向面片数；

将所有的四边形面片组成多四边形基网格体；

依次确定相邻的四边形面片的公共边，并为公共边设置两个引用，分别指向共享公共边的两个四边形面片；

依次确定相邻的四边形面片的公共顶点，并为相邻的四边形面片生成冗余的公共顶点。

在一种可能的实现方式中，根据预设分辨率选取有效四边形面片，包括：

根据分辨率的层级，将地形空间数据组织为金字塔层次结构，层次之间的分辨率的比率为固定常数；

根据预设分辨率确定与预设分辨率相对应的测试区域的包围盒；

从金字塔层次结构的根节点开始执行遍历操作，在包围盒与视锥体不相交时，停止遍历操作并确定金字塔层次结构的当前节点；

选取与当前节点相对应的四边形面片，并将选取出的四边形面片作为有效四边形面片。

在一种可能的实现方式中，依次对有效四边形面片执行三角化处理，包括：

沿有效四边形面片的一个对角线执行三角化处理，将有效四边形面片划分为两个三角形分片；

根据有效四边形面片的邻接信息为三角形分片的每个公共边设置两个引用，分别指向共享公共边的两个三角形分片；

分别对每个三角形分片执行一次或多次三角化处理，并将相应的三角形分片的邻接信息传递至两个下一级的三角形分片，确定所有三角形分片的邻接信息。

在一种可能的实现方式中，根据有效四边形面片的邻接信息和三角形分片的邻接信息执行合并处理，包括：

根据有效四边形面片的邻接信息和三角形分片的邻接信息中的公共边确定两个相邻的三角形分片；

对相邻的两个三角形分片进行合并处理。

基于同样的发明构思，本发明实施例提供的一种基于多四边形网格构建地形图的装置，包括：

构建模块，用于根据地形空间数据构建由多个四边形面片组成的多四边形基网格体，并确定每个四边形面片的邻接信息，邻接信息包括相邻两个四边形面片的公共顶点和公共边；

选取模块，用于根据视点参数和预设分辨率选取有效四边形面片，有效四边形面片为多四边形基网格体可见区域内的四边形面片；

三角化模块，用于依次对有效四边形面片执行三角化处理，将有效四边形面片分割为多个三角形分片，并确定每个三角形分片的邻接信息；

合并模块，用于根据有效四边形面片的邻接信息和三角形分片的邻接信息执行合并处理，确定合并后的地形图。

在一种可能的实现方式中，构建模块包括：

处理单元，用于确定地形空间数据的矩形参数域，并分别对矩形参数域进行横向M等分和纵向N等分，划分为M×N个四边形面片，其中，M和N分别为分辨率最高时地形空间数据的横向面片数和纵向面片数；

组合单元，用于将所有的四边形面片组成多四边形基网格体；

第一确定单元，用于依次确定相邻的四边形面片的公共边，并为公共边设置两个引用，分别指向共享公共边的两个四边形面片；

第二确定单元，用于依次确定相邻的四边形面片的公共顶点，并为相邻的四边形面片生成冗余的公共顶点。

在一种可能的实现方式中，选取模块包括：

分层单元，用于根据分辨率的层级，将地形空间数据组织为金字塔层次结构，层次之间的分辨率的比率为固定常数；

包围盒确定单元，用于根据预设分辨率确定与预设分辨率相对应的测试区域的包围盒；

遍历单元，用于从金字塔层次结构的根节点开始执行遍历操作，在包围盒与视锥体不相交时，停止遍历操作并确定金字塔层次结构的当前节点；

选取单元，用于选取与当前节点相对应的四边形面片，并将选取出的四边形面片作为有效四边形面片。

在一种可能的实现方式中，三角化模块包括：

第一三角化单元，用于沿有效四边形面片的一个对角线执行三角化处理，将有效四边形面片划分为两个三角形分片；

设置单元，用于根据有效四边形面片的邻接信息为三角形分片的每个公共边设置两个引用，分别指向共享公共边的两个三角形分片；

第二三角化单元，用于分别对每个三角形分片执行一次或多次三角化处理，并将相应的三角形分片的邻接信息传递至两个下一级的三角形分片，确定所有三角形分片的邻接信息。

在一种可能的实现方式中，合并模块包括：

分片确定单元，用于根据有效四边形面片的邻接信息和三角形分片的邻接信息中的公共边确定两个相邻的三角形分片；

合并单元，用于对相邻的两个三角形分片进行合并处理。

本发明实施例提供的一种基于多四边形网格构建地形图的方法及装置，与通常的基于简单多面体的球形地形构建方法相比，基于多四边形近似策略将地形数据与纹理数据的划分统一到一致的框架下，实现了多分辨率地形栅格数据(高程数据和纹理数据)的融合与三角化的一致化处理。此外，由于多四边形近似可以做到比基本几何体更高的近似程度，降低了后续高开销三角化处理的复杂度，提升了系统的整体性能。通过记录全局邻接信息来进行全局三角化，可以在三角化合并时有效去除缝隙，保证了面片间网格三角化的全局一致性，避免了额外的缝隙缝合操作。对每个邻接的面片生成冗余的公共顶点，保证顶点与面片一一对应，从而消除顶点在几何空间与纹理空间的冲突，解决了球形三维地形的构建及栅格数据(高程、纹理)相容性问题。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中基于多四边形网格构建地形图的方法流程图；

图2为本发明实施例中金字塔层次结构示意图；

图3为现有技术中地形图缝隙示意图；

图4为本发明实施例中球形三维对象空间的示意图；

图5为本发明实施例中基于多四边形网格构建地形图的装置结构图；

图6为本发明实施例中构建模块的结构图；

图7为本发明实施例中选取模块的结构图；

图8本发明实施例中三角化模块的结构图；

图9本发明实施例中合并模块的结构图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

本发明实施例提供的一种基于多四边形网格构建地形图的方法，参见图1所示，该方法包括步骤101-104：

步骤101：根据地形空间数据构建由多个四边形面片组成的多四边形基网格体，并确定每个四边形面片的邻接信息，邻接信息包括相邻两个四边形面片的公共顶点和公共边。

本发明实施例中，地形空间数据包括高程数据、纹理数据和影像数据等，具体可以为DEM(数字高程模型，Digital Elevation Model)数据。对该地形空间数据划分为多个四边形面片，且所有的四边形面片组成多四边形基网格体；即根据地形空间数据形成以四边形面片为单位的多四边形基网格体。

具体的，本发明实施例中，步骤101中“根据地形空间数据构建由多个四边形面片组成的多四边形基网格体”包括步骤A1-A2：

步骤A1、确定地形空间数据的矩形参数域，并分别对矩形参数域进行横向M等分和纵向N等分，划分为M×N个四边形面片，其中，M和N分别为分辨率最高时地形空间数据的横向面片数和纵向面片数。

步骤A2、将所有的四边形面片组成多四边形基网格体

具体的，首先定义矩形参数域U，其u向(即横向)范围为(-pi，pi)，v向(即纵向)范围为(-pi/2，pi/2)。之后，分别沿u向、v向对参数域进行M和N等分；其中，M、N的取值相应于纹理金字塔层次中分辨率最高的纹理的分片数目，即将整个矩形参数域划分为M×N个四边形面片。

同时，本发明实施例中还确定每个四边形面片的邻接信息，用于记录面片之间的邻接关系。步骤101中“确定每个四边形面片的邻接信息”具体包括步骤B1-B2：

步骤B1、依次确定相邻的四边形面片的公共边，并为公共边设置两个引用，分别指向共享公共边的两个四边形面片。

步骤B2、依次确定相邻的四边形面片的公共顶点，并为相邻的四边形面片生成冗余的公共顶点。

由于非一致的网格模型会造成模型的空间不一致，出现缝隙(如T型边等)和视觉瑕疵。现有解决方法主要为转移区，裙边等，但是这类方法策略或者实现复杂，或者开销高，损害性能和显示质量。本发明实施例中，对于任一四边形面片，存在最多两个潜在邻接的面片共享公共边，通过记录全局邻接信息来进行全局三角化。具体的，为公共边设置两个分别指向共享公共边的两个四边形面片的引用(即两个引用分别指向共享公共边的两个四边形面片)，从而可以在三角化合并时有效去除缝隙。对只属于一个面片的边界边，则其引用分别指向相应的面片和NULL值，即另一个面片为空。

同时，对于任一四边形面片，存在最多四个潜在邻接的面片共享公共几何顶点。而由于地形空间数据中每个地形分片最多对应一个纹理分片，因此共享几何坐标的公共顶点将具有不同的纹理坐标。为了保证几何坐标与纹理坐标相容，本发明实施例中对每个邻接的面片，生成冗余的公共顶点，即每个邻接的四边形面片中均保存有该公共顶点，保证顶点与面片一一对应，从而消除顶点在几何空间与纹理空间的冲突。

步骤102：根据视点参数和预设分辨率选取有效四边形面片，有效四边形面片为多四边形基网格体可见区域内的四边形面片。

本发明实施例中，该视点参数用于确定观察者所处的位置和视角，即观察者处于哪一位置来观察该地形空间数据；距离越远，分辨率越低；距离越近，分辨率越高。视点参数中的视角用于确定观测范围。地形空间数据具有一个最大分辨率，且对分辨率进行了分级，该预设分辨率为一个分辨率层级对应的分辨率。尽管完整的地形空间数据量巨大，但是出现在当前视点中的网格模型通常仅占整个地形的小部分，如果能高效地剔除不可见的部分，将可以显著地优化系统性能。其中，可以基于四叉树来选取可见区域。具体包括步骤C1-C4：

步骤C1、根据分辨率的层级，将地形空间数据组织为金字塔层次结构，层次之间的分辨率的比率为固定常数。

步骤C2、根据预设分辨率确定与预设分辨率相对应的测试区域的包围盒。

步骤C3、从金字塔层次结构的根节点开始执行遍历操作，在包围盒与视锥体不相交时，停止遍历操作并确定金字塔层次结构的当前节点。

步骤C4、选取与当前节点相对应的四边形面片，并将选取出的四边形面片作为有效四边形面片。

具体的，在预处理阶段，根据分辨率，将数据DEM、影像数据组织为金字塔层次结构，层次之间的水平、竖直方向分辨率的比率为固定的常数p和q。对p、q的选取将影响层次划分方案及遍历计算性能。若选择大的p、q值，则划分层数少，但是每层的节点数多，层次划分效率低；反之，节点数目少，但是由于层次数目多，需要更高的遍历开销。本发明实施例中根据典型的四叉树划分，选取p、q均为常数2，金字塔层次结构具体参见图2所示。

之后，从根节点开始，自上而下，执行四叉树层次遍历。在遍历的每一步，首先计算测试区域的包围盒，本发明实施例中使用轴对齐包围盒(AABB)作为地形的包围盒，以降低计算复杂度、减少相交测试开销。之后，进行包围盒与视锥体的相交计算。若测试结果不相交，则不再继续遍历该节点的孩子节点；否则，继续执行一分四的划分，继续上述过程。遍历过程持续进行，直到当前节点满足预先计算的LOD层次的划分粒度。对通过相交测试的节点，记录到该节点到全局列表。

执行完整的四叉树遍历-相交测试后，算法最后调用换页(Paging)算法，将全局叶子列表中记录的栅格数据从外设调入到主存，为后续的三角化操作准备输入数据。

步骤103：依次对有效四边形面片执行三角化处理，将有效四边形面片分割为多个三角形分片，并确定每个三角形分片的邻接信息。

三角化计算是地形构建过程中高开销的计算阶段，三角化的质量直接影响地形的正确性和显示质量。现有三角化分片的ROAM的基本思路为：以Bin-Tree层次结构表示地形，每个节点对应一个三角形，基于视点信息计算网格在屏幕空间投影的误差，根据该误差，对节点执行分裂或者合并操作。在实现中，为了避免每帧重构Bin-Tree结构的开销，算法采用两个优先级队列分别记录待分裂和待合并的三角形，使用贪心算法执行局部最优的三角化计算，利用帧间的时空一致性提升性能。但是，基本的ROAM算法仅能够保证同一面片内的网格连续，而不同面片间，由于应用的划分方案不同，会由于三角化不一致而出现缝隙和T型边，参见图3所示。

本发明实施例中，三角化处理以通过可见性测试(即步骤)的四边形分片为输入，逐个面片执行三角化操作。此外，面片的三角网格的更动同时涉及纹理映射一致性问题，因此，需要保证面片与纹理分片的边界对正关系。具体的，本发明实施例基于ROAM策略，提出了全局一致的连续LOD三角化方案。具体的，步骤103中“依次对有效四边形面片执行三角化处理”包括步骤D1-D3：

步骤D1、沿有效四边形面片的一个对角线执行三角化处理，将有效四边形面片划分为两个三角形分片。

步骤D2、根据有效四边形面片的邻接信息为三角形分片的每个公共边设置两个引用，分别指向共享公共边的两个三角形分片。

步骤D3、分别对每个三角形分片执行一次或多次三角化处理，并将相应的三角形分片的邻接信息传递至两个下一级的三角形分片，确定所有三角形分片的邻接信息。

具体的，在三角化计算的初始化阶段，本发明实施例首先对多四边形拟合模型中的每个有效四边形面片沿对角线执行简单三角化分，并按顺时针顺序为三角形分片的边定义编号。之后，根据步骤101中确定的四边形的邻接信息为三角形分片的每条边定义引用，指向共享该边的邻接三角形。

之后，在步骤D3中，在每帧更新的三角化阶段，对分裂队列中的每个三角形分片执行基于Bin-triangle的三角化计算，沿其中一个编号的边(如编号为2的边)进行分裂，生成两个子三角形分片，并将父三角形分片的邻接信息传递给两个新的子三角形分片。

步骤104：根据有效四边形面片的邻接信息和三角形分片的邻接信息执行合并处理，确定合并后的地形图。

本发明实施例中，步骤104包括步骤E1-E2：

步骤E1：根据有效四边形面片的邻接信息和三角形分片的邻接信息中的公共边确定两个相邻的三角形分片。

步骤E2：对相邻的两个三角形分片进行合并处理。

具体的，对合并队列中的三角形分片集合，先根据待合并三角形分片的宿主(拥有该三角形分片的面片)信息，检查合并操作的合法性，即如果四个三角形分片属于同一面片，可以合并；否则，合并分属不同宿主面片的三角形将破坏基网格的边界，造成纹理映射计算错误，因此不执行合并操作。

而在本发明实施例中，由于四边形面片的邻接边信息的使用，处于边界处的过渡三角形与内部三角形一样，具有ROAM算法所需的完整邻接信息，保证了面片间网格三角化的全局一致性，避免了额外的缝隙缝合操作(即可以消除图3中的缝隙)；同时，维持了纹理映射所需的边界对正关系。

在确定该地形图后即可以根据球面映射函数将地形图中的任一点映射至三维对象空间。对于完整的地形空间数据，则由参数域中全部M×N个子参数域映射成的M×N个四边形面片形成了完整的、初始的球面近似，具体参见图4所示。

其中，球面映射函数具体为：

其中，x,y,z分别为地形空间数据中的横向值、纵向值和高程值；分别为为经度、纬度；为在三维对象空间中，当前经度和纬度下的高程值。

本发明实施例提供的一种基于多四边形网格构建地形图的方法，与通常的基于简单多面体的球形地形构建方法相比，基于多四边形近似策略将地形数据与纹理数据的划分统一到一致的框架下，实现了多分辨率地形栅格数据(高程数据和纹理数据)的融合与三角化的一致化处理。此外，由于多四边形近似可以做到比基本几何体更高的近似程度，降低了后续高开销三角化处理的复杂度，提升了系统的整体性能。通过记录全局邻接信息来进行全局三角化，可以在三角化合并时有效去除缝隙，保证了面片间网格三角化的全局一致性，避免了额外的缝隙缝合操作。对每个邻接的面片生成冗余的公共顶点，保证顶点与面片一一对应，从而消除顶点在几何空间与纹理空间的冲突，解决了球形三维地形的构建及栅格数据(高程、纹理)相容性问题。

以上详细介绍了一种基于多四边形网格构建地形图的方法的流程，该方法也可以通过相应的装置实现，下面详细介绍该装置的结构和功能。

本发明实施例提供的一种基于多四边形网格构建地形图的装置，参见图5所示，包括：

构建模块51，用于根据地形空间数据构建由多个四边形面片组成的多四边形基网格体，并确定每个四边形面片的邻接信息，邻接信息包括相邻两个四边形面片的公共顶点和公共边；

选取模块52，用于根据视点参数和预设分辨率选取有效四边形面片，有效四边形面片为多四边形基网格体可见区域内的四边形面片；

三角化模块53，用于依次对有效四边形面片执行三角化处理，将有效四边形面片分割为多个三角形分片，并确定每个三角形分片的邻接信息；

合并模块54，用于根据有效四边形面片的邻接信息和三角形分片的邻接信息执行合并处理，确定合并后的地形图。

在一种可能的实现方式中，参见图6所示，构建模块51包括：

处理单元511，用于确定地形空间数据的矩形参数域，并分别对矩形参数域进行横向M等分和纵向N等分，划分为M×N个四边形面片，其中，M和N分别为分辨率最高时地形空间数据的横向面片数和纵向面片数；

组合单元512，用于将所有的四边形面片组成多四边形基网格体；

第一确定单元513，用于依次确定相邻的四边形面片的公共边，并为公共边设置两个引用，分别指向共享公共边的两个四边形面片；

第二确定单元514，用于依次确定相邻的四边形面片的公共顶点，并为相邻的四边形面片生成冗余的公共顶点。

在一种可能的实现方式中，参见图7所示，选取模块52包括：

分层单元521，用于根据分辨率的层级，将地形空间数据组织为金字塔层次结构，层次之间的分辨率的比率为固定常数；

包围盒确定单元522，用于根据预设分辨率确定与预设分辨率相对应的测试区域的包围盒；

遍历单元523，用于从金字塔层次结构的根节点开始执行遍历操作，在包围盒与视锥体不相交时，停止遍历操作并确定金字塔层次结构的当前节点；

选取单元524，用于选取与当前节点相对应的四边形面片，并将选取出的四边形面片作为有效四边形面片。

在一种可能的实现方式中，参见图8所示，三角化模块53包括：

第一三角化单元531，用于沿有效四边形面片的一个对角线执行三角化处理，将有效四边形面片划分为两个三角形分片；

设置单元532，用于根据有效四边形面片的邻接信息为三角形分片的每个公共边设置两个引用，分别指向共享公共边的两个三角形分片；

第二三角化单元533，用于分别对每个三角形分片执行一次或多次三角化处理，并将相应的三角形分片的邻接信息传递至两个下一级的三角形分片，确定所有三角形分片的邻接信息。

在一种可能的实现方式中，参见图9所示，合并模块54包括：

分片确定单元541，用于根据有效四边形面片的邻接信息和三角形分片的邻接信息中的公共边确定两个相邻的三角形分片；

合并单元542，用于对相邻的两个三角形分片进行合并处理。

本发明实施例提供的一种基于多四边形网格构建地形图的方法及装置，与通常的基于简单多面体的球形地形构建方法相比，基于多四边形近似策略将地形数据与纹理数据的划分统一到一致的框架下，实现了多分辨率地形栅格数据(高程数据和纹理数据)的融合与三角化的一致化处理。此外，由于多四边形近似可以做到比基本几何体更高的近似程度，降低了后续高开销三角化处理的复杂度，提升了系统的整体性能。通过记录全局邻接信息来进行全局三角化，可以在三角化合并时有效去除缝隙，保证了面片间网格三角化的全局一致性，避免了额外的缝隙缝合操作。对每个邻接的面片生成冗余的公共顶点，保证顶点与面片一一对应，从而消除顶点在几何空间与纹理空间的冲突，解决了球形三维地形的构建及栅格数据(高程、纹理)相容性问题。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

Claims (10)

1.一种基于多四边形网格构建地形图的方法，其特征在于，包括：

根据地形空间数据构建由多个四边形面片组成的多四边形基网格体，并确定每个四边形面片的邻接信息，所述邻接信息包括相邻两个四边形面片的公共顶点和公共边；

根据视点参数和预设分辨率选取有效四边形面片，所述有效四边形面片为所述多四边形基网格体可见区域内的四边形面片；

依次对所述有效四边形面片执行三角化处理，将所述有效四边形面片分割为多个三角形分片，并确定每个三角形分片的邻接信息；

根据所述有效四边形面片的邻接信息和所述三角形分片的邻接信息执行合并处理，确定合并后的地形图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据地形空间数据构建由多个四边形面片组成的多四边形基网格体，并确定每个四边形面片的邻接信息，包括：

确定地形空间数据的矩形参数域，并分别对所述矩形参数域进行横向M等分和纵向N等分，划分为M×N个四边形面片，其中，M和N分别为分辨率最高时所述地形空间数据的横向面片数和纵向面片数；

将所有的所述四边形面片组成多四边形基网格体；

依次确定相邻的四边形面片的公共边，并为所述公共边设置两个引用，分别指向共享所述公共边的两个四边形面片；

依次确定相邻的四边形面片的公共顶点，并为相邻的所述四边形面片生成冗余的所述公共顶点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设分辨率选取有效四边形面片，包括：

根据分辨率的层级，将地形空间数据组织为金字塔层次结构，层次之间的分辨率的比率为固定常数；

根据预设分辨率确定与所述预设分辨率相对应的测试区域的包围盒；

从所述金字塔层次结构的根节点开始执行遍历操作，在所述包围盒与视锥体不相交时，停止遍历操作并确定金字塔层次结构的当前节点；

选取与所述当前节点相对应的四边形面片，并将选取出的四边形面片作为有效四边形面片。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依次对所述有效四边形面片执行三角化处理，包括：

沿所述有效四边形面片的一个对角线执行三角化处理，将所述有效四边形面片划分为两个三角形分片；

根据所述有效四边形面片的邻接信息为三角形分片的每个公共边设置两个引用，分别指向共享所述公共边的两个三角形分片；

分别对每个三角形分片执行一次或多次三角化处理，并将相应的三角形分片的邻接信息传递至两个下一级的三角形分片，确定所有三角形分片的邻接信息。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，所述根据所述有效四边形面片的邻接信息和所述三角形分片的邻接信息执行合并处理，包括：

根据所述有效四边形面片的邻接信息和所述三角形分片的邻接信息中的公共边确定两个相邻的三角形分片；

对相邻的两个三角形分片进行合并处理。

6.一种基于多四边形网格构建地形图的装置，其特征在于，包括：

构建模块，用于根据地形空间数据构建由多个四边形面片组成的多四边形基网格体，并确定每个四边形面片的邻接信息，所述邻接信息包括相邻两个四边形面片的公共顶点和公共边；

选取模块，用于根据视点参数和预设分辨率选取有效四边形面片，所述有效四边形面片为所述多四边形基网格体可见区域内的四边形面片；

三角化模块，用于依次对所述有效四边形面片执行三角化处理，将所述有效四边形面片分割为多个三角形分片，并确定每个三角形分片的邻接信息；

合并模块，用于根据所述有效四边形面片的邻接信息和所述三角形分片的邻接信息执行合并处理，确定合并后的地形图。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述构建模块包括：

处理单元，用于确定地形空间数据的矩形参数域，并分别对所述矩形参数域进行横向M等分和纵向N等分，划分为M×N个四边形面片，其中，M和N分别为分辨率最高时所述地形空间数据的横向面片数和纵向面片数；

组合单元，用于将所有的所述四边形面片组成多四边形基网格体；

第一确定单元，用于依次确定相邻的四边形面片的公共边，并为所述公共边设置两个引用，分别指向共享所述公共边的两个四边形面片；

第二确定单元，用于依次确定相邻的四边形面片的公共顶点，并为相邻的所述四边形面片生成冗余的所述公共顶点。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述选取模块包括：

分层单元，用于根据分辨率的层级，将地形空间数据组织为金字塔层次结构，层次之间的分辨率的比率为固定常数；

包围盒确定单元，用于根据预设分辨率确定与所述预设分辨率相对应的测试区域的包围盒；

遍历单元，用于从所述金字塔层次结构的根节点开始执行遍历操作，在所述包围盒与视锥体不相交时，停止遍历操作并确定金字塔层次结构的当前节点；

选取单元，用于选取与所述当前节点相对应的四边形面片，并将选取出的四边形面片作为有效四边形面片。

9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述三角化模块包括：

第一三角化单元，用于沿所述有效四边形面片的一个对角线执行三角化处理，将所述有效四边形面片划分为两个三角形分片；

设置单元，用于根据所述有效四边形面片的邻接信息为三角形分片的每个公共边设置两个引用，分别指向共享所述公共边的两个三角形分片；

第二三角化单元，用于分别对每个三角形分片执行一次或多次三角化处理，并将相应的三角形分片的邻接信息传递至两个下一级的三角形分片，确定所有三角形分片的邻接信息。

10.根据权利要求6-9任一所述的装置，其特征在于，所述合并模块包括：

分片确定单元，用于根据所述有效四边形面片的邻接信息和所述三角形分片的邻接信息中的公共边确定两个相邻的三角形分片；

合并单元，用于对相邻的两个三角形分片进行合并处理。