发明内容
本发明所要解决的技术问题在于,提供一种基于三维实景的淹没分析方法、淹没预处理模块、淹没分析模块及淹没分析系统,可对所有不规则三角网的基准面积信息及基准体积信息进行预计算处理,便于后续程序的直接调用,大大地降低了后续程序的运算量。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种基于三维实景的淹没分析方法,包括:获取含有TIN数据结构的三维实景地图,所述TIN数据结构中存储有TIN数据信息;提取所述含有TIN数据结构的三维实景地图中的不规则三角网;从所述TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的TIN数据信息;根据所述TIN数据信息计算所述不规则三角网所对应的基准面积信息及基准体积信息;将所述基准面积信息及基准体积信息存储于SH-TIN数据结构中,所述SH-TIN数据结构包括用于标识不规则三角网的三角网标识、基准面积信息及基准体积信息,所述三角网标识、基准面积信息及基准体积信息一一对应。
作为上述方案的改进,所述根据TIN数据信息计算不规则三角网所对应的基准体积信息的步骤包括:在所述三维实景地图中构建基准地平线点;根据所述基准地平线点计算高度信息;根据所述高度信息及基准面积信息计算基准体积信息。
作为上述方案的改进,所述基于三维实景的淹没分析方法还包括:将含有SH-TIN数据结构的三维实景地图发送至外设淹没分析模块进行淹没分析。
作为上述方案的改进,所述外设淹没分析模块进行淹没分析的步骤包括:获取含有SH-TIN数据结构的三维实景地图;在所述含有SH-TIN数据结构的三维实景地图中构建目标范围;提取所述目标范围中的不规则三角网;从所述SH-TIN数据结构提取所述不规则三角网所对应的基准面积信息以确定目标范围所对应的面积。
作为上述方案的改进,所述外设淹没分析模块进行淹没分析的步骤包括:获取含有SH-TIN数据结构的三维实景地图;在所述含有SH-TIN数据结构的三维实景地图中构建出水点位置、出水点高度及目标范围;提取所述目标范围中的不规则三角网;从所述SH-TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的基准面积信息、基准高度信息及基准体积信息;根据所述基准面积信息、基准高度信息、基准体积信息及出水点高度计算目标体积信息,所述目标体积信息即为淹没所述目标范围所需的降水量信息。
作为上述方案的改进,所述外设淹没分析模块进行淹没分析的步骤还包括:以当前的出水点高度为新的基准地平线点,构建新的SH-TIN数据结构;调整所述出水点高度,提取所述目标范围中新增的不规则三角网;从原有的SH-TIN数据结构中提取所述新增的不规则三角网所对应的基准面积信息、基准高度信息及基准体积信息,并根据所述基准面积信息、基准高度信息、基准体积信息及新的出水点高度计算新增体积信息,所述新增体积信息是指水位由中间地平线点位置上升至调整后的出水点高度所需的降水量信息;将所述新增体积信息与新的SH-TIN数据结构中的体积信息叠加以计算出总体积信息,所述总体积信息是指水位由基准地平线点上升至调整后的出水点高度所需的降水量信息。
作为上述方案的改进,所述外设淹没分析模块进行淹没分析的步骤包括:获取含有SH-TIN数据结构的三维实景地图;在所述含有SH-TIN数据结构的三维实景地图中构建出水点位置、降水量信息及目标范围;提取所述目标范围中的不规则三角网;从所述SH-TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的基准面积信息、基准高度信息及基准体积信息;根据所述基准面积信息、基准高度信息、基准体积信息及降水量信息计算所述目标范围内的水位点高度。
相应地,本发明还提供了一种基于三维实景的淹没预处理模块,包括:预处理获取单元,用于获取含有TIN数据结构的三维实景地图,所述TIN数据结构中存储有TIN数据信息;预处理提取单元,用于提取所述含有TIN数据结构的三维实景地图中的不规则三角网;TIN信息提取单元,用于从所述TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的TIN数据信息;计算单元,根据所述TIN数据信息计算所述不规则三角网所对应的基准面积信息及基准体积信息;存储单元,用于将所述基准面积信息及基准体积信息存储于SH-TIN数据结构中,所述SH-TIN数据结构包括用于标识不规则三角网的三角网标识、基准面积信息及基准体积信息,所述三角网标识、基准面积信息及基准体积信息一一对应;发送单元,用于将含有SH-TIN数据结构的三维实景地图发送至外设淹没分析模块进行淹没分析。
相应地,本发明还提供了一种基于三维实景的淹没分析模块,包括:分析获取单元,用于获取含有SH-TIN数据结构的三维实景地图,所述SH-TIN数据结构包括用于标识不规则三角网的三角网标识、基准面积信息及基准体积信息,所述三角网标识、基准面积信息及基准体积信息一一对应;参数获取单元,用于获取用户上传的淹没信息,所述淹没信息包括目标范围;分析提取单元,用于提取所述目标范围中的不规则三角网;SH-TIN信息提取单元,用于从SH-TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的基准面积信息、基准高度信息及基准体积信息;分析单元,用于根据所述基准面积信息、基准高度信息、基准体积信息及淹没信息分析淹没状态。
相应地,本发明还提供了一种基于三维实景的淹没分析系统,包括所述淹没预处理模块及所述淹没分析模块。
实施本发明,具有如下有益效果:
本发明以三维实景地图及TIN数据结构为基础,通过对三维实景地图中的所有不规则三角网进行预处理,提前计算出所有不规则三角网所对应的基准面积信息及基准体积信息,并将基准面积信息及基准体积信息预存于全新的SH-TIN数据结构中。相应地,由于用户并不参与“预处理”,因此计算时间的长短并不影响用户的实际体验。
进一步,本发明在进行淹没分析时,可直接调用SH-TIN数据结构中的基准面积信息及基准体积信息,使得用户进行三维实景淹没分析时,不再需要对目标范围内的不规则三角网进行面积及体积进行重新计算,大大的降低了计算量,同时对于用户来说,也提高了淹没分析的速度。
另外,由于SH-TIN数据结构中所涉及的信息类型及信息数量较少,使得含有SH-TIN数据结构的三维实景地图的文件体积比含有TIN数据结构的三维实景地图的文件体积小,大大地减轻了存储负担。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参见图1,图1显示了本发明基于三维实景的淹没分析方法的第一实施例流程图,其包括:
S101,获取含有TIN数据结构的三维实景地图。
所述三维实景地图可以为标准的三维实景地图osgb文件或者obj文件,但不以此为限制,只要是可以识别出不规则三角网的三维实景地图即可。
结合图2所示,所述TIN数据结构中存储有TIN数据信息,其用于记录不规则三角网的属性,所述TIN数据信息包括节点信息、经纬度信息及相对高度信息。具体地,图2所对应的TIN数据结构的如表1所示:
节点信息 |
经纬度信息(x,y) |
相对高度信息(z) |
11 |
(0,0) |
2 |
12 |
(0,3) |
4 |
13 |
(2,0) |
2 |
14 |
(2,3) |
2 |
15 |
(2,5) |
4 |
表1S102,提取所述含有TIN数据结构的三维实景地图中的不规则三角网。
不规则三角网(简称TIN,即Triangulated Irregular Network)是一种表示数字高程模型的方法,它既减少了规则格网带来的数据冗余,同时在计算效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。不规则三角网能随地形起伏变化的复杂性而改变采样点的密度和决定采样点的位置,因而它能够避免地形起伏平坦时的数据冗余,又能按地形特征点如山脊,山谷线,地形变化线等表示数字高程特征。
本发明中需预先对三维实景地图中的所有不规则三角网进行预先提取,从而实现对三维实景地图的预处理。
S103,从所述TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的TIN数据信息。
需要说明的是,每一不规则三角网均由三个节点组成,因此,每一不规则三角网可对于三组TIN数据信息。
S104,根据所述TIN数据信息计算所述不规则三角网所对应的基准面积信息及基准体积信息。
TIN数据信息中记录了各节点的经纬度信息及相对高度信息,因此通过不规则三角网所对应的三个节点的经纬度信息及相对高度信息即可计算出不规则三角网所对应的基准面积信息。
另外,所述根据TIN数据信息计算不规则三角网所对应的基准体积信息的步骤包括:
步骤一,在所述三维实景地图中构建基准地平线点;
具体地,所述基准地平线点为所述三维实景地图中绝对高度最低的点,但不以此为限制,可根据实际情况进行设定。
步骤二,根据所述基准地平线点计算高度信息。
需要说明的是,通过基准地平线点即可确定各不规则三角网对应的高度坐标。例如,可设置最高层点到基准地平线点之间的距离为高度信息。
步骤三,根据所述高度信息及基准面积信息计算基准体积信息。
基准体积信息是由不规则三角网所对应的三个节点与基准点所构成的三菱柱的体积信息,因此通过高度信息及基准面积信息可快速地计算基准体积信息。
S105,将所述基准面积信息及基准体积信息存储于SH-TIN数据结构中。
所述SH-TIN数据结构包括用于标识不规则三角网的三角网标识、基准面积信息及基准体积信息,所述三角网标识、基准面积信息及基准体积信息一一对应。具体地,图3所对应的SH-TIN数据结构的如表2所示:
三角网标识 |
基准面积信息 |
基准体积信息 |
101 |
3 |
9 |
102 |
3.5 |
28/3 |
103 |
2 |
16/3 |
104 |
0.5 |
4/3 |
表2
进一步,当完成基准面积信息及基准体积信息后,可删除TIN数据结构以释放更多的存储空间。
因此,本发明以三维实景地图及TIN数据结构为基础,通过对三维实景地图中的所有不规则三角网进行预处理,提前计算出所有不规则三角网所对应的基准面积信息及基准体积信息。同时,本发明通过构建全新的SH-TIN数据结构,对所有的不规则三角网的基准面积信息及基准体积信息进行有效存储,便于后续程序的直接调用,大大地降低了后续程序的运算量,提高用户体验。
参见图4,图4显示了本发明基于三维实景的淹没分析方法的第二实施例流程图,其包括:
S201,获取含有TIN数据结构的三维实景地图。
S202,提取所述含有TIN数据结构的三维实景地图中的不规则三角网。
S203,从所述TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的TIN数据信息。
S204,根据所述TIN数据信息计算所述不规则三角网所对应的基准面积信息及基准体积信息。
S205,将所述基准面积信息及基准体积信息存储于SH-TIN数据结构中。
S206,将含有SH-TIN数据结构的三维实景地图发送至外设淹没分析模块进行淹没分析。
与现有技术不同的是,本发明通过提前计算出所有不规则三角网所对应的基准面积信息及基准体积信息并将基准面积信息及基准体积信息存储于SH-TIN数据结构,使得外设淹没分析模块进行三维实景淹没分析时,不再需要对目标范围内的不规则三角网进行面积及体积计算,可根据存储于SH-TIN数据结构内的基准面积信息及基准体积信息快速计算出目标范围内的淹没结果,并迅速在三维实景地图上显示淹没的效果,大大地提高了外设淹没分析模块的分析效率,提升用户体验。
具体地,所述外设淹没分析模块进行淹没分析的步骤包括:
A1,获取含有SH-TIN数据结构的三维实景地图。
A2,在所述含有SH-TIN数据结构的三维实景地图中构建目标范围。
A3,提取所述目标范围中的不规则三角网。
A4,从所述SH-TIN数据结构提取所述不规则三角网所对应的基准面积信息以确定目标范围所对应的面积。
例如,进行淹没分析时,用户可在三维实景地图上选择或框定一个目标范围;外设淹没分析模块根据目标范围得到对应的不规则三角网,并根据SH-TIN数据结构中存储的基准面积信息,可以直接得到目标范围内面积。
另外,所述外设淹没分析模块进行淹没分析的步骤也可包括:
B1,获取含有SH-TIN数据结构的三维实景地图;
B2,在所述含有SH-TIN数据结构的三维实景地图中构建出水点位置、出水点高度及目标范围;
B3,提取所述目标范围中的不规则三角网;
B4,从所述SH-TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的基准面积信息、基准高度信息及基准体积信息;
B5,根据所述基准面积信息、基准高度信息、基准体积信息及出水点高度计算目标体积信息,所述目标体积信息即为计算淹没所述目标范围所需的降水量信息。
例如,进行淹没分析时,用户可在三维实景地图上选定一个出水点位置,圈定距离出水点的范围(即目标范围),不断变化距离出水点高度;外设淹没分析模块根据目标范围得到对应的不规则三角网,并根据SH-TIN数据结构中存储的基准面积信息及基准体积信息,即可迅速在三维实景地图上显示出淹没该目标范围内建筑物的降水量信息。
相应地,基准地平线点的位置可以根据实际情况进行设定,以实现淹没分析的动态计算。
具体地,所述步骤B5之后还可以进行以下步骤:
B6,以当前的出水点高度为新的基准地平线点,构建新的SH-TIN数据结构;
B7,调整所述出水点高度,提取所述目标范围中新增的不规则三角网;
B8,从原有的SH-TIN数据结构中提取所述新增的不规则三角网所对应的基准面积信息、基准高度信息及基准体积信息,并根据所述基准面积信息、基准高度信息、基准体积信息及新的出水点高度计算新增体积信息,所述新增体积信息是指水位由中间地平线点位置上升至调整后的出水点高度所需的降水量信息;
B9,将所述新增体积信息与新的SH-TIN数据结构中的体积信息叠加以计算出总体积信息,所述总体积信息是指水位由基准地平线点上升至调整后的出水点高度所需的降水量信息。
需要说明的是,三维实景种很多建筑的三角网是重叠(类似拓扑树的结构),因此,通过设定另一个基点(即基准地平线点),可适当减少所需计算的三角网的数量,避免重复计算,实现计算量的简化。
例如,若当前的出水点高度已经涨水到10米,那可以用涨到10米的位置作为新的基准地平线点,快速形成基于10米基准地平线点的新的SH-TIN结构,因此,通过将新的SH-TIN数据结构与原有SH-TIN结构相结合,即可计算水位涨到20米时,新需要的10米的用水量。
另外,所述外设淹没分析模块进行淹没分析的步骤还可包括:
C1,获取含有SH-TIN数据结构的三维实景地图;
C2,在所述含有SH-TIN数据结构的三维实景地图中构建出水点位置、降水量信息及目标范围;
C3,提取所述目标范围中的不规则三角网;
C4,从所述SH-TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的基准面积信息、基准高度信息及基准体积信息;
C5,根据所述基准面积信息、基准高度信息、基准体积信息及降水量信息计算所述目标范围内的水位点高度。
例如,进行淹没分析时,用户可在三维实景地图上选定一个或多个出水点位置,圈定距离出水点的范围(即目标范围),不断变化降水量的数值(即降水量信息);外设淹没分析模块根据目标范围得到对应的不规则三角网,并根据SH-TIN数据结构中存储的基准面积信息及基准体积信息,即可迅速的在三维实景地图上显示出被淹没的建筑物和水位点的高度。
因此,外设淹没分析模块进行三维实景淹没分析的时候,就可以直接结合提前计算好的SH-TIN数据结构,快速计算出目标范围的淹没结果,并迅速在三维实景地图上模拟淹没的效果。
现有技术中,每次进行淹没分析时,都需要重新提取目标范围内所有不规则三角网的TIN数据信息,并进行大量面积计算及体积计算,计算量大,时延长。与现有技术不同的是,本发明将淹没分析分割为“预处理”及“实时分析”两部分,且“预处理”及“实时分析”可分别由不同的计算机软件程序在不同的时间段执行,其中,执行“预处理”的计算机软件程序以三维实景地图及TIN数据结构为基础,通过对三维实景地图中的所有不规则三角网进行预处理,提前计算出所有不规则三角网所对应的基准面积信息及基准体积信息,并将基准面积信息及基准体积信息预存于全新的SH-TIN数据结构中,同时,由于用户并不参与“预处理”,因此,计算时间的长短并不影响用户的实际体验;而执行“实时分析”的计算机软件程序可直接调用SH-TIN数据结构中的基准面积信息及基准体积信息,使得用户进行三维实景淹没分析时,不再需要对目标范围内的不规则三角网进行面积及体积进行重新计算,大大的降低了计算量,同时对于用户来说,也提高了淹没分析的速度。另外,对于执行“实时分析”的计算机软件程序来说,由于SH-TIN数据结构中所涉及的信息类型(三角网标识、基准面积信息及基准体积信息)及信息数量较少,不再需要存储TIN数据信息(节点信息、经纬度信息及相对高度信息),因此,使得含有SH-TIN数据结构的三维实景地图的文件体积比含有TIN数据结构的三维实景地图的文件体积小,大大地减轻了计算机软件程序的负担。
参见图5,图5显示了本发明基于三维实景的淹没分析系统的具体结构,其包括淹没预处理模块及淹没分析模块,具体地:
淹没预处理模块,用于根据含有TIN数据结构的三维实景地图,预先提取三维实景地图中的所有不规则三角网,根据TIN数据结构内存储的信息预先计算并存储所有不规则三角网所对应的基准面积信息及基准体积信息,从而形成含有SH-TIN数据结构的三维实景地图;
淹没分析模块,用于根据获取含有SH-TIN数据结构的三维实景地图,实时提取目标范围内的不规则三角网,根据SH-TIN数据结构内存储的信息实时进行淹没分析。
如图6所示,所述基于三维实景的淹没预处理模块包括:
预处理获取单元,用于获取含有TIN数据结构的三维实景地图。所述三维实景地图可以为标准的三维实景地图osgb文件或者obj文件,但不以此为限制,只要是可以识别出不规则三角网的三维实景地图即可;同时,所述TIN数据结构中存储有TIN数据信息,其用于记录不规则三角网的属性,所述TIN数据信息包括节点信息、经纬度信息及相对高度信息。
预处理提取单元,用于提取所述含有TIN数据结构的三维实景地图中的不规则三角网。
TIN信息提取单元,用于从所述TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的TIN数据信息。由于每一不规则三角网均由三个节点组成,因此,每一不规则三角网可对于三组TIN数据信息。
计算单元,根据所述TIN数据信息计算所述不规则三角网所对应的基准面积信息及基准体积信息。需要说明的是,TIN数据信息中记录了各节点的经纬度信息及相对高度信息,因此计算单元可通过不规则三角网所对应的三个节点的经纬度信息及相对高度信息即可计算出不规则三角网所对应的基准面积信息;同时,计算单元计算不规则三角网所对应的基准体积信息时,需先在所述三维实景地图中构建基准地平线点,然后根据所述基准地平线点计算高度信息,最后再根据所述高度信息及基准面积信息计算基准体积信息。
存储单元,用于将所述基准面积信息及基准体积信息存储于SH-TIN数据结构中。所述SH-TIN数据结构包括用于标识不规则三角网的三角网标识、基准面积信息及基准体积信息,所述三角网标识、基准面积信息及基准体积信息一一对应。
发送单元,用于将含有SH-TIN数据结构的三维实景地图发送至外设淹没分析模块进行淹没分析。
如图7所示,所述基于三维实景的淹没分析模块包括:
分析获取单元,用于获取含有SH-TIN数据结构的三维实景地图;
参数获取单元,用于获取用户上传的淹没信息,所述淹没信息包括目标范围;
分析提取单元,用于提取所述目标范围中的不规则三角网;
SH-TIN信息提取单元,用于从SH-TIN数据结构中提取所述不规则三角网所对应的基准面积信息、基准高度信息及基准体积信息;
分析单元,用于根据所述基准面积信息、基准高度信息、基准体积信息及淹没信息分析淹没状态。
例如,进行淹没分析时,用户可在三维实景地图上选择或框定一个目标范围;外设淹没分析模块根据目标范围得到对应的不规则三角网,并根据SH-TIN数据结构中存储的基准面积信息,可以直接得到目标范围内面积。
又如,进行淹没分析时,用户可在三维实景地图上选定一个出水点位置,圈定距离出水点的范围(即目标范围),不断变化距离出水点高度;外设淹没分析模块根据目标范围得到对应的不规则三角网,并根据SH-TIN数据结构中存储的基准面积信息及基准体积信息,即可迅速在三维实景地图上显示出淹没该目标范围内建筑物的降水量信息。
再如,进行淹没分析时,用户可在三维实景地图上选定一个或多个出水点位置,圈定距离出水点的范围(即目标范围),不断变化降水量的数值(即降水量信息);外设淹没分析模块根据目标范围得到对应的不规则三角网,并根据SH-TIN数据结构中存储的基准面积信息及基准体积信息,即可迅速的在三维实景地图上显示出被淹没的建筑物和水位点的高度。
因此,外设淹没分析模块进行三维实景淹没分析的时,可以直接结合提前计算好的SH-TIN数据结构,快速计算出目标范围的淹没结果,并迅速在三维实景地图上模拟淹没的效果。
由上可知,本发明将“预处理”过程设计在淹没预处理模块中,使用户不参与“预处理”过程,因此,计算时间的长短并不影响用户的实际体验。同时,本发明将“实时分析”过程设计在用户端的淹没分析模块中,使得用户进行三维实景淹没分析时,不再需要对目标范围内的不规则三角网进行面积及体积进行重新计算,大大的降低了计算量,同时对于用户来说,也提高了淹没分析的速度。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。