CN109559377B - 一种利用经纬度多边形切割生成三维地图模型的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用经纬度多边形切割生成三维地图模型的方法，本发明通过从现有地球经纬度获取待生成三维地图模型的经纬度配置文件并将其转换成空间坐标系，再根据空间坐标系自动构建待生成三维地图模型的前后面以及环面的三角形集合，就能够自动生成三维地图模型，解决了现有三维建模的周期长、效率低、模型精度低、无法批量生成模型等问题。

Description

一种利用经纬度多边形切割生成三维地图模型的方法
技术领域
本发明涉及地图生成技术领域，尤其涉及一种利用经纬度多边形切割生成三维地图模型的方法。
背景技术
目前要得到国、省、市、县等各级三维地图模型普遍采用的方法是通过建模人员使用三维制作软件进行制作，通过这种三维建模的方式制作三维地图模型周期长、效率低、任务量大，且由于制作过程比较繁琐，而且建模人员精度有限，因此短时间内很难批量制作大量模型。而且针对同一个三维地图制作不同精度的模型时，也需要花费相同的时间去进行制作，存在着大量重复工作。且当需要批量制作国、省、市、县等各级三维地图模型时，更是需要投入大量的人员及时间，无疑增加了制作成本和制作周期。而且对于大量的模型需要人工进行记录坐标时，还存在数据出错的风险，无法复原地图展现位置。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种利用经纬度多边形切割生成三维地图模型的方法，本发明通过从现有地球经纬度获取待生成三维地图模型的经纬度配置文件并将其转换成空间坐标系，再根据空间坐标系自动构建待生成三维地图模型的前后面以及环面的三角形集合，就能够自动生成三维地图模型，解决了现有三维建模的周期长、效率低、模型精度低、无法批量生成模型等问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种利用经纬度多边形切割生成三维地图模型的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）根据现有地球经纬度获取待生成三维地图模型的经纬度配置文件，并将配置文件中的经纬度按比例转换成空间坐标，转换后得到具有多个坐标点的边界坐标集合；
（2）将边界坐标集合中的坐标点依次连接，连接后得到一个位于空间坐标系中任意两轴之间的多边形平面；
（3）先在多边形平面两侧的垂直轴方向分别生成镜像多边形平面，再分别对两个镜像多边形平面进行三角形拆分，拆分的每个三角形都在对应的镜像多边形平面内，且拆分的三角形不相互重叠，拆分后得到两组相同的平面三角形集合；
（4）依照三角形连接规则依次连接两个镜像多边形平面的顶点，连接的三角形相互之间不交叉重叠，连接后得到环面三角形集合；
（5）将两组平面三角形集合与环面三角形集合进行合并，构成待生成三维地图模型的总三角形集合，再通过总三角形集合即能够构成三维地图模型。
所述步骤（3）中对镜像多边形平面的拆分条件为：a，拆分的三角形内无其它坐标点；b，拆分的三角形的重心点在镜像多边形平面内。
所述步骤（5）中生成三维地图模型后，计算出该三维地图模型的中心点作为地图模型坐标进行记录。
采用本发明的优点在于：
1、本发明通过从现有地球经纬度获取待生成三维地图模型的经纬度配置文件并将其转换成空间坐标系，再根据空间坐标系自动构建待生成三维地图模型的前后面以及环面，通过对前后面以及环面进行三角形切割拆分得到的三角形集合，就能够自动快速地生成三维地图模型，解决了现有三维建模的周期长、效率低、模型精度低等问题。同时，得到的三维地图模型可导入到本地PC机上作为地图模型文件进行存储，便于后期规模化批量准确地生成三维地图模型，不仅有利于规模化制备三维地图模型，还大幅提高了三维地图模型的生成效率，并大幅降低了生成三维地图模型的人工劳动强度。
2、本发明在生成三维地图模型后，计算出该三维地图模型的中心点作为地图模型坐标进行记录，该方式有利于快速精确地将该三维地图模型与采用本发明方法制备的其它区域的三维地图模型合并成完整的地图模型（如将制备出的不同的省级三维地图模型合并成一个完整的国家级三维地图模型）。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明中的一个任意多边形平面的示意图；
图3为本发明中镜像多边形平面F1的示意图；
图4为本发明中镜像多边形平面F2的示意图；
图5为本发明中镜像多边形平面拆分时的示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种利用经纬度多边形切割生成三维地图模型的方法，包括以下步骤：
（1）根据现有地球经纬度获取待生成三维地图模型的经纬度配置文件，并将配置文件中的经纬度按比例转换成空间坐标，转换后得到具有多个坐标点的边界坐标集合。
具体的，以待生成四川省的三维地图模型为例，根据实际需要预设好经纬度与坐标系的转换比较，先根据现有地球经纬度获取四川省地图的经纬度配置文件（[[lon0,lat0],[lon1,lat1],[...]...]），将获取到的配置文件中的经纬度按预设的比例转换成空间坐标，转换后得到具有多个坐标点的边界坐标集合（[[x0, y0],[x1,y1],[...]...]）。
（2）将边界坐标集合中的坐标点依次连接，由于地图模型的经纬度是闭合的，因此连接后将得到一个任意多边形平面，该多边形平面位于空间坐标系中的任意两轴之间，边界坐标集合中的任意一坐标点可以表示为（x,y,0）。
具体的，以边界坐标集合中有a、b、c、d、e共5个坐标点为例，将a、b、c、d、e、a依次连接后，即得到一个任意多边形平面，如图2所示，
（3）先在多边形平面两侧的垂直轴方向分别生成镜像多边形平面，再分别对两个镜像多边形平面进行三角形拆分，拆分条件为：a，拆分的三角形内无其它坐标点；b，拆分的三角形的重心点在镜像多边形平面内；拆分出来的每个三角形都在对应的镜像多边形平面内，且拆分的三角形不相互重叠，拆分后得到两组相同的平面三角形集合，即两组平面三角形集合均具有多个相同的三角形；该两组相同的平面三角形集合也相当于是待生成三维地图模型前后两面的三角形集合。
具体的，设定两个镜像多边形平面分别为F1和F2，镜像多边形平面F1包括a1、b1、c1、d1、e1共5个坐标点，镜像多边形平面F2同样包括a2、b2、c2、d2、e2共5个坐标点，如图3、4所示。分别对镜像多边形平面F1和镜像多边形平面F2进行三角形拆分，拆分后得到两组相同的平面三角形集合。现以对镜像多边形平面F1进行三角形拆分为例进行说明，如图5所示，
1）以镜像多边形平面F1的第一个点a1为起点取相邻三点构成三角形a1b1c1，该三角形内无其他坐标点，且三角形的重心点在多边形内，符合拆分条件，拆分该三角形，由于b1点不在镜像多边形平面F1内，因此去掉b1点。
2）再以点a1为起点取相邻三点构成三角形a1c1d1，该三角形内无其他坐标点，但三角形的重心点在镜像多边形平面F1外，因此不能拆分。
3）以下一点c1为起点取相邻三点构成三角形c1d1e1，该三角形满足拆分条件判定，拆分该三角形，由于d1点不在镜像多边形平面F1内，因此去掉d1点。
4）再以点c1为起点取相邻三点构成三角形c1e1a1，该三角形满足拆分条件判定，拆分该三角形，同样去掉e1点。
5）由于镜像多边形平面F1所剩余点不足三点，因此镜像多边形平面F1拆分完毕，共得到三角形a1b1c1、三角形c1d1e1、三角形c1e1a1构成的平面三角形集合。
同样，重复上述步骤对镜像多边形平面F2进行三角形拆分，拆分后可得到三角形a2b2c2、三角形c2d2e2、三角形c2e2a2构成的平面三角形集合。
（4）依照三角形连接规则依次连接两个镜像多边形平面的顶点，连接的三角形相互之间不交叉重叠，连接后得到具有多个三角形环面三角形集合。
具体的，将镜像多边形平面F1的5个顶点和镜像多边形平面F2的5个顶点依照三角形连接规则进行连接，连接后即得到具有三角形a1b1a2、三角形a2b2b1等的环面三角形集合。
（5）将两组平面三角形集合与环面三角形集合进行合并，构成待生成三维地图模型的总三角形集合，再通过总三角形集合即能够构成三维地图模型。
具体的，本步骤的合并及构建可以为：先将所有的三角形集合取并集构成总三角形集合，再在Unity中由总三角形集合加顶点集合即可生成mesh网格，从而自动构建形成三维地图模型。例如，平面三角形集合中共有5个三角形，环面三角形集合中有5个三角形，两组平面三角形集合加环面三角形集合共有15个三角形，再在Unity中通过这15个三角形的集合即可自动构成三维地图模型。
本发明在步骤（5）中生成三维地图模型后，将构建的三维地图模型作为地图模型文件写入到本地PC机上进行存储，以便于后期规模化生产。同时，计算出该三维地图模型的中心点作为地图模型的坐标信息进行记录或存储，以便于能将制备出的不同区域的三维地图模型快速精确合成一个完整的地图。
本发明重复使用上述步骤，即可生成新的三维地图模型和模型坐标，有效地解决了现有三维建模的周期长、效率低、模型精度低、无法批量生成模型等问题。

Claims (3)

1.一种利用经纬度多边形切割生成三维地图模型的方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）根据现有地球经纬度获取待生成三维地图模型的经纬度配置文件，并将配置文件中的经纬度按比例转换成空间坐标，转换后得到具有多个坐标点的边界坐标集合；
（2）将边界坐标集合中的坐标点依次连接，连接后得到一个位于空间坐标系中任意两轴之间的多边形平面；
（3）先在多边形平面两侧的垂直轴方向分别生成镜像多边形平面，再分别对两个镜像多边形平面进行三角形拆分，拆分的每个三角形都在对应的镜像多边形平面内，且拆分的三角形不相互重叠，拆分后得到两组相同的平面三角形集合；
（4）依照三角形连接规则依次连接两个镜像多边形平面的顶点，连接的三角形相互之间不交叉重叠，连接后得到环面三角形集合；
（5）将两组平面三角形集合与环面三角形集合进行合并，构成待生成三维地图模型的总三角形集合，再通过总三角形集合即能够构成三维地图模型。
2.如权利要求1所述的一种利用经纬度多边形切割生成三维地图模型的方法，其特征在于：所述步骤（3）中对镜像多边形平面的拆分条件为：a，拆分的三角形内无其它坐标点；b，拆分的三角形的重心点在镜像多边形平面内。
3.如权利要求1所述的一种利用经纬度多边形切割生成三维地图模型的方法，其特征在于：所述步骤（5）中生成三维地图模型后，计算出该三维地图模型的中心点作为地图模型坐标进行记录。
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