CN107590854A - 基于webgis的水库库区三维实景展示方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法，包括以下步骤：（1）利用无人机对水库库区进行空中拍摄；（2）全景图片合成；（3）对场景进行两两关联，通过GIS算法计算每个场景的关联场景的位置信息；（4）三维实景生成；（5）提取每个场景的经纬度，以PointMarker的形式加载到WEBGIS上；（6）在三维实景中显示水库监测参数的实时信息。本发明实现了场景关联的自动化，使用WEBGIS电子沙盘为三维实景提供导航功能。
Description
技术领域
本发明涉及水库库区三维实景展示技术领域，具体涉及基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法。
背景技术
现有的水库库区三维实景应用的电子沙盘使用的是固定比例的一张背景图作为底图，在所有的场景点需要人工在背景图上一一标绘，并通过每个场景来设定相关视角的角度值来配合场景内部摄像机视野来展示。这种电子沙盘无法做到底图、场景点的实时、自动化的更新，且在针对大型水库库区的沙盘导航时无法像GIS一样做到比例尺的无限放大，拖动等导航功能，而场景之间的衔接需要在每个场景中去设定关联场景在当前场景中的水平方位和仰角等信息，现有的水库全景应用中所有的标注热点都只能设置例如水库建设情况的静态信息，无法提供动态信息的关联，使很多类似水库水位、库容、机主运行情况等动态数据无法直观的结合到全景应用中，需要查看这些动态信息都需要在另外的系统应用中进行。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题，本发明提出一种基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法，通过GIS算法实现三维实景中场景关联的自动化，电子沙盘GIS化，提高沙盘的导航功能。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法，包括以下步骤：
步骤S1：无人机拍摄：利用无人机对水库库区进行空中拍摄；开启无人机及控制平台，当GPS信号良好时使无人机在水库库区上方定高飞行，在操作云台上对初始拍摄的角度进行调整，使无人机初始方向为地理上正北方向后进行旋转拍摄，所拍摄的照片带有经纬度、高度及与正北夹角的GPS属性；
步骤S2：全景图片合成：对一个场景的一组照片进行合成，使合成后的全景图的正中心是平视正北方向，对合成后的全景图照片进行exif信息的检查，确认每张全景图照片都带有经纬度、高度及正北夹角的GPS属性；
步骤S3：全景图包生成：提取全景图片的exif信息、GPS属性，对场景进行两两关联，通过GIS算法计算每个场景的关联场景在该场景中的方向角和仰角，最后将数据分别写成场景关联数据文件及LOD图包文件；
步骤S4：三维实景生成：加载图包的数据文件，将当前场景的全景图片从LOD图包文件中提取，通过WEBGL技术展示成三维实景，并从场景关联数据文件中提取当前场景的关联场景的位置信息即水平角和仰角，根据位置信息以场景热点的形式加载到当前场景中，实现场景切换；
步骤S5：电子沙盘关联：从三维实景应用中获取加载的数据，提取每个场景的经纬度，以PointMarker的形式加载到WEBGIS上，形成三维实景电子沙盘。
进一步地，所述步骤S1中，无人机拍摄的每张平面照片有至少20%的重合部分。
进一步地，所述步骤S5中，WEBGIS采用的底图是ArcGIS发布的矢量切片或第三方发布的公共瓦片地图。
进一步地，所述步骤S5中，高亮三维实景中当前场景所代表的PointMarker，在电子沙盘上以扇形来表示三维实景中当前视角的地理正北方向夹角信息。
进一步地，还包括步骤S6：从服务端调取水库库区监测参数的实时信息，根据GIS算法将所述实时信息标注在对应的场景位置，在三维实景电子沙盘中实时显示。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）电子沙盘GIS化，提高沙盘的导航功能、数据更新的实时性及自动化流程，由于GIS的优点，可以使电子沙盘的底图接入更方便及多样化、导航的功能提升，其场景的加载可以通过gps属性直接加载，不需要人工标绘；
（2）三维实景中场景关联的自动化，通过GIS算法，根据场景图片的GPS属性进行场景间的方位计算，从而使场景关联实现了自动化，减少了人工匹配的成本；
（3）三维实景应用的丰富性，将实时数据以气泡标注等方式接入到三维实景中，使三维实景不仅仅停留在静态数据的展示。
附图说明
图1是本发明基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法的流程示意图；
图2是本发明实施例的水库库区三维实景展示图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
如图1所示，基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法，基于WEBGIS的水库库区三维实景电子沙盘实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：无人机拍摄：利用无人机对水库库区进行空中拍摄；开启无人机及控制平台，当GPS信号良好时使无人机在水库库区上方定高飞行，在操作云台上对初始拍摄的角度进行调整，使无人机初始方向为地理上正北方向后进行旋转拍摄，所拍摄的照片带有经纬度、高度及与正北夹角的GPS属性；
在本实施例中，无人机拍摄的每张平面照片有至少20%的重合部分；
步骤S2：全景图片合成：对一个场景的一组照片进行合成，使合成后的全景图的正中心是平视正北方向，对合成后的全景图照片进行exif信息的检查，确认每张全景图照片都带有经纬度、高度及正北夹角的GPS属性；
步骤S3：全景图包生成：提取全景图片的exif信息、GPS属性，对场景进行两两关联，通过GIS算法计算每个场景的关联场景在该场景中的方向角和仰角，最后将数据分别写成场景关联数据文件及LOD图包文件；
在本实施例中，步骤S3具体包括：
步骤S31：读取所有全景图的exif信息，将每个场景图片名、经纬度、高度及与正北夹角数据写成List<E>对象，E代表图片名、经纬度、高度及与正北夹角的实体；
步骤S32：循环List<E>对每个E进行匹配所有E的计算：对两个场景的经纬度进行GIS的距离计算，如果距离小于等于设置的场景关联距离限制值，则两个场景进行关联；
步骤S33：对两两关联的场景进行水平方位计算：先计算A场景和B场景两地的距离，以地理正北为参考，用三角函数计算B场景在A场景的具体方位，然后加上A场景中心位置与正北的夹角就是B场景在A场景中心位置的水平偏移角度（场景是以图片中心点为水平0度角初始）；
步骤S34：对两两关联的场景进行仰角计算：获取A场景和B场景的距离和高度差，然后使用三角函数计算B场景在A场景的仰角度数；
步骤S35：将每个场景的关联场景的水平角和仰角数据以json数据保存；
步骤S4：三维实景生成：加载图包的数据文件，将当前场景的全景图片从LOD图包文件中提取，通过WEBGL技术展示成三维实景，并从场景关联数据文件中提取当前场景的关联场景的位置信息即水平角和仰角，根据位置信息以场景热点的形式加载到当前场景中，实现场景切换，如图2所示；
步骤S5：电子沙盘关联：从三维实景应用中获取加载的数据，提取每个场景的经纬度，以PointMarker的形式加载到WEBGIS上，形成三维实景电子沙盘，高亮三维实景中当前场景所代表的PointMarker，在电子沙盘上以扇形来表示三维实景中当前视角的地理正北方向夹角信息，如图2所示（右上角）；
在本实施例中，WEBGIS采用的底图是ArcGIS发布的矢量切片或第三方发布的公共瓦片地图；
步骤S6：从服务端调取水库库区监测参数的实时信息，根据GIS算法将所述实时信息标注在对应的场景位置，在三维实景电子沙盘中实时显示。
在本实施例中，由于场景点带有GPS属性，将水库水位值、闸门开度等水库监测的实时数据信息根据GIS算法标注在场景中的水位检测站或闸门方位上，以气泡标注等方式接入到三维实景中,实现动态数据的接入。如图2所示，显示场景的当前水位为87.86m。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (5)
1.基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：无人机拍摄：利用无人机对水库库区进行空中拍摄；开启无人机及控制平台，当GPS信号良好时使无人机在水库库区上方定高飞行，在操作云台上对初始拍摄的角度进行调整，使无人机初始方向为地理上正北方向后进行旋转拍摄，所拍摄的照片带有经纬度、高度及与正北夹角的GPS属性；
步骤S2：全景图片合成：对一个场景的一组照片进行合成，使合成后的全景图的正中心是平视正北方向，对合成后的全景图照片进行exif信息的检查，确认每张全景图照片都带有经纬度、高度及正北夹角的GPS属性；
步骤S3：全景图包生成：提取全景图片的exif信息、GPS属性，对场景进行两两关联，通过GIS算法计算每个场景的关联场景在该场景中的方向角和仰角，最后将数据分别写成场景关联数据文件及LOD图包文件；
步骤S4：三维实景展示：加载图包的数据文件，将当前场景的全景图片从LOD图包文件中提取，通过WEBGL技术展示成三维实景，并从场景关联数据文件中提取当前场景的关联场景的位置信息即水平角和仰角，根据位置信息以场景热点的形式加载到当前场景中，实现场景切换；
步骤S5：电子沙盘关联：从三维实景应用中获取加载的数据，提取每个场景的经纬度，以PointMarker的形式加载到WEBGIS上，形成三维实景电子沙盘。
2.根据权利要求1所述的基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法，其特征在于，所述步骤S1中，无人机拍摄的每张平面照片有至少20%的重合部分。
3.根据权利要求1所述的基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法，其特征在于，所述步骤S5中，WEBGIS采用的底图是ArcGIS发布的矢量切片或第三方发布的公共瓦片地图。
4.根据权利要求1所述的基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法，其特征在于，所述步骤S5中，高亮三维实景中当前场景所代表的PointMarker，在电子沙盘上以扇形来表示三维实景中当前视角的地理正北方向夹角信息。
5.根据权利要求1所述的基于WEBGIS的水库库区三维实景展示方法，其特征在于，还包括步骤S6：从服务端调取水库库区监测参数的实时信息，根据GIS算法将所述实时信息标注在对应的场景位置，在三维实景电子沙盘中实时显示。
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