CN110689598B - 一种多层道路三维建模方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层道路三维建模方法。该方法包括：获取N条道路在二维地图上投影交叉点处的压盖关系数据；其中，N为大于1的整数；所述压盖关系数据至少反映所述N条道路中任意两条道路的相对上下关系；基于所述压盖关系数据，确定每条道路在所述N条道路中的层级；针对每条道路，建立直角三角形模型。本发明基于多层道路的压盖关系数据对多层道路进行三维建模，实现了对多层道路进行三维显示，以及在电子地图中显示各条道路的层级关系，提升了用户体验。

Description

一种多层道路三维建模方法及系统

技术领域

本发明涉及导航领域，尤其涉及一种多层道路三维建模方法及系统。

背景技术

电子地图为人们出行提供很大帮助，其提供的信息包括但不限于道路信息、楼宇信息等。但是电子地图显示的道路信息往往比实际道路情况简单，其中立交桥较为典型。实际情况中，立交桥中道路通常会发生穿插，即从俯视视角观察，不同的道路会发生相交。然而，电子地图中显示的立交桥，仅能获取道路发生相交的信息，用户无法看到相交道路的层级关系或者高低起伏情况。由于立交桥交错复杂，用户通过查看导航图，不能准确有效的获取到立交桥的各个线路的层级关系，因此也不能有效的确定自己位于立交桥的哪条线路上，影响了用户体验。因此，有必要提出一种多层道路三维建模方法及系统实现对多层道路进行三维显示的效果。

发明内容

本发明的实施例提供了一种多层道路三维建模方法、系统、装置和计算机可读存储介质。具体包括以下几个方面：

第一方面，本发明披露了一种多层道路三维建模方法。该方法包括：获取N条道路在二维地图上投影交叉点处的压盖关系数据；其中，N为大于1的整数；所述压盖关系数据至少反映所述N条道路中任意两条道路的相对上下关系；基于所述压盖关系数据，确定每条道路在所述N条道路中的层级；针对每条道路，建立直角三角形模型，该直角三角形模型的参数包括：竖直直角边H(i)、水平直角边X(i)以及坡度α(i)；其中，H(i)表示所述投影交叉点在第i条道路上的对应点P(i)到参考面的高度；X(i)表示所述对应点P(i)在参考面上的投影点O(i)到第i条道路与参考面交汇点A(i)的距离；i为1～N中的任意整数；设置H(i)的值，以及设置X(i)、α(i)中至少一个参数的值获得第i条道路的直角三角形模型；在各直角三角模型中，上层级道路的H(i)大于下层级道路的H(j)；i≠j，i、j均为1～N中的任意整数。

在一些实施例中，该方法还包括：获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标；针对第i条道路，i为1～N中的任意整数，获取该道路上的对应点P(i)以外的任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标；基于所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标、所述任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标和第i道路对应的直角三角形模型，确定出第i道路上任意一点C(i)的高度值。

在一些实施例中，该方法还包括：基于所述N条道路上每一点在所述二维地图上的二维坐标及高度值，绘制所述N条道路的三维立体图像并显示。

在一些实施例中，该方法还包括：获取包含所述N条道路的实际三维立体图像；调整参数H(i)、X(i)、α(i)中的至少一个参数的值以使得绘制的三维立体图像与实际三维立体图像的误差减小。

在一些实施例中，该方法还包括：获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标；获取第i道路上至少一点在所述二维地图上的二维坐标及其测量高度值；i为1～N中的任意整数；基于所述投影交叉点的二维坐标、所述至少一点的二维坐标及其测量高度值，调整参数H(i)、X(i)、α(i)中的至少一个参数的值以使得调整后的参数与第i道路对应的真实参数的误差减小。

在一些实施例中，所述测量高度值通过测量所述至少一点处的气压值，并经过换算得到。

在一些实施例中，所述参考面为地平面。

第二方面，本发明披露了一种多层道路三维建模系统。该系统包括：数据获取模块，用于获取N条道路在二维地图上投影交叉点处的压盖关系数据；其中，N为大于1的整数；所述压盖关系数据至少反映所述N条道路中任意两条道路的相对上下关系；层级确定模块，用于基于所述压盖关系数据，确定每条道路在所述N条道路中的层级；模型建立模块，用于针对每条道路，建立直角三角形模型，该直角三角形模型的参数包括：竖直直角边H(i)、水平直角边X(i)以及坡度α(i)；其中，H(i)表示所述投影交叉点在第i条道路上的对应点P(i)到参考面的高度；X(i)表示所述对应点P(i)在参考面上的投影点O(i)到第i条道路与参考面交汇点A(i)的距离；i为1～N中的任意整数；设置H(i)的值，以及设置X(i)、α(i)中至少一个参数的值获得第i条道路的直角三角形模型；在各直角三角模型中，上层级道路的H(i)大于下层级道路的H(j)；i≠j，i、j均为1～N中的任意整数。

在一些实施例中，该系统还包括：坐标获取模块，用于获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标；高度确定模块，用于针对第i条道路，i为1～N中的任意整数，获取该道路上的对应点P(i)以外的任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标；基于所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标、所述任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标和第i道路对应的直角三角形模型，确定出第i道路上任意一点C(i)的高度值。

在一些实施例中，该系统还包括：图像显示模块，用于基于所述N条道路上每一点在所述二维地图上的二维坐标及高度值，绘制所述N条道路的三维立体图像并显示。

在一些实施例中，该系统还包括：图像获取模块，用于获取包含所述N条道路的实际三维立体图像；参数调整模块，用于调整参数H(i)、X(i)、α(i)中的至少一个参数的值以使得绘制的三维立体图像与实际三维立体图像的误差减小。

在一些实施例中，该系统还包括：坐标获取模块，用于获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标；第一获取模块，用于获取第i道路上至少一点在所述二维地图上的二维坐标及其测量高度值；i为1～N中的任意整数；参数调整模块，用于基于所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标、所述至少一点在所述二维地图上的二维坐标及其测量高度值，调整参数H(i)、X(i)、α(i)中的至少一个参数的值以使得调整后的参数与第i道路对应的真实参数的误差减小。

在一些实施例中，所述测量高度值通过测量所述至少一点处的气压值，并经过换算得到。

在一些实施例中，所述参考面为地平面。

第三方面，本发明披露了一种多层道路三维建模装置。所述装置包括至少一个处理器以及至少一个存储器；所述至少一个存储器用于存储计算机指令；所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现多层道路三维建模方法。

第四方面，本发明披露了一种计算机可读存储介质。所述存储介质存储计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时实现多层道路三维建模方法。

本发明的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实施例的生产或操作的了解，本发明的一部分附加特性对于本领域技术人员是显而易见的。本发明的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

图1是根据本发明的一些实施例所示的一种按需服务系统的示意图；

图2是用于实现本发明技术方案的专用系统的示例性计算设备的框图；

图3是用于实现本发明技术方案的专用系统的示例性移动设备的框图；

图4是根据本发明的实施例所示的一种示例性的一种多层道路三维建模方法400。

图5是根据本发明的实施例所示的一种多层道路三维建模方法400进一步包括的操作步骤的流程图。

图6是根据本发明的实施例所示的另一种多层道路三维建模方法400进一步包括的操作步骤的流程图。

图7是根据本发明的实施例所示的一种两层道路的示意图。

图8是根据本发明的实施例所示的一种两层道路在二维地图上的投影示意图。

图9是根据本发明的实施例所示的针对图8所示的两层道路建立的直角三角形模型的示意图。

图10是根据本发明的实施例所示的另一种两层道路在二维地图上的投影示意图。

图11是根据本发明的实施例所示的针对图10所示的两层道路建立的直角三角形模型的示意图。

图12是根据本发明的实施例所示的一种示例性的一种多层道路三维建模装置1200的功能框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。

虽然本申请对根据本申请的实施例的系统中的某些模块或单元做出了各种引用，然而，任何数量的不同模块或单元可以被使用并运行在客户端和/或服务器上。所述模块仅是说明性的，并且所述系统和方法的不同方面可以使用不同模块。

本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或下面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

本申请的实施例可以应用于不同的运输系统，不同的运输系统包括但不限于陆地、海洋、航空、航天等中的一种或几种的组合。例如，出租车、专车、顺风车、巴士、代驾、火车、动车、高铁、无人驾驶的交通工具、收/送快递等应用了管理和/或分配的运输系统。本申请的不同实施例应用场景包括但不限于网页、浏览器插件、客户端、定制系统、企业内部分析系统、人工智能机器人等中的一种或几种的组合。应当理解的是，本申请的系统及方法的应用场景仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。

本申请描述的“乘客端”、“乘客端用户”、“乘客端设备”、“司机端”、“司机端用户”、“司机端设备”、“客户端”、“客户端设备”、“客户端用户”、“用户”、“使用者”、“用户端”等是可以互换的，是指需要或者订购服务的一方，可以是个人，也可以是工具。另外，本申请描述的“用户”可以是需要或者订购服务的一方，也可以是提供服务或者协助提供服务的一方。

图1是根据本发明的一些实施例所示的一种按需服务系统的示意图。

按需服务系统100可以包括服务器110、网络120、用户端130和存储器140。

服务器110可以是本地的，也可以是远程的。服务器110可以称为多层道路三维建模装置或多层道路三维建模系统。服务器110可以处理信息和/或数据。例如，服务器110可以获取多条道路在二维地图上投影交叉点处的压盖关系数据。压盖关系数据至少反映多条道路中任意两条道路的相对上下关系。服务器110可以基于所述压盖关系数据，确定每条道路在多条道路中的层级，即每条道路的相对高低关系。服务器110可以针对每条道路，建立直角三角形模型。该直角三角形模型的参数包括：竖直直角边H(i)、水平直角边X(i)以及坡度α(i)。其中，H(i)表示所述投影交叉点在第i条道路上的对应点P(i)到参考面的高度；X(i)表示对应点P(i)在参考面上的投影点O(i)到第i条道路与参考面交汇点A(i)的距离；i为1～N中的任意整数。服务器110可以设置H(i)的值，以及设置X(i)、α(i)中至少一个参数的值获得第i条道路的直角三角形模型。其中，在各直角三角模型中，上层级道路的H(i)大于下层级道路的H(j)；i≠j，i、j均为1～N中的任意整数。

在一些实施例中，服务器110可以用于对收集的信息进行分析加工以生成分析结果的系统。服务器110可以是一个终端设备，也可以是一个服务器，还可以是服务器群组。所述服务器群组可以是集中式的，例如数据中心。所述服务器群组也可以是分布式的，例如分布式系统。

用户端130可以是乘客端或司机端，也指发布服务订单的个人、工具或者其他实体。在一些实施例中，用户端130包括但不限于台式电脑130-1、笔记本电脑130-2、机动车的内置设备130-3、移动设备130-4等中的一种或几种的组合。在一些实施例中，用户端130可以将行驶轨迹以及该行驶轨迹上对应的气压值上传到服务器110。

服务器110可以直接访问存取储存在存储器140的数据信息，也可以直接通过网络120访问存取用户端130的信息。

存储器140可以泛指具有存储功能的设备。存储器140主要用于存储从用户端130收集的数据和按需服务系统100工作中产生的各种数据。例如，存储器140可以存储道路的轨迹数据，即道路上各点的二维坐标，或者可以存储二维地图、用户端130通过网络120上传的行驶轨迹及相应的气压值，还可以存储道路设计标准或者已建成道路的一些尺寸参数。存储器140可以是本地的，也可以是远程的。系统数据库与系统其他模块间的连接或通信可以是有线的，也可以是无线的。

网络120可以提供信息交换的渠道。网络120可以是单一网络，也可以是多种网络组合的。网络120可以包括但不限于局域网、广域网、公用网络、专用网络、无线局域网、虚拟网络、都市城域网、公用开关电话网络等中的一种或几种的组合。网络120可以包括多种网络接入点，如有线或无线接入点、基站(如120-1，120-2)或网络交换点，通过以上接入点使数据源连接网络120并通过网络发送信息。

图2是用于实现本发明技术方案的专用系统的示例性计算设备200的框图。

如图2所示，计算设备200可以包括处理器210、存储器220、输入/输出接口230和通信通信端口240。

处理器210可以执行计算指令(程序代码)并执行本发明描述的按需服务系统100的功能。所述计算指令可以包括程序、对象、组件、数据结构、过程、模块和功能(所述功能指本发明中描述的特定功能)。例如，处理器210可以处理从按需服务系统100的其他任何组件获得的图像或文本数据。在一些实施例中，处理器210可以包括微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、应用特定指令集处理器(ASIP)、中央处理器(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、高级RISC机(ARM)、可编程逻辑器件以及能够执行一个或多个功能的任何电路和处理器等，或其任意组合。仅为了说明，图2中的计算设备200只描述了一个处理器，但需要注意的是本发明中的计算设备200还可以包括多个处理器。

存储器220可以存储从按需服务系统100的任何其他组件获得的数据/信息。在一些实施例中，存储器220可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读取和写入存储器和只读存储器(ROM)等，或其任意组合。示例性大容量存储器可以包括磁盘、光盘和固态驱动器等。可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩盘和磁带等。易失性读取和写入存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态RAM(DRAM)、双倍速率同步动态RAM(DDR SDRAM)、静态RAM(SRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)和零电容(Z-RAM)等。ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(PEROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)和数字通用盘ROM等。

输入/输出(I/O)接口230可以用于输入或输出信号、数据或信息。在一些实施例中，输入/输出接口230可以使用户与按需服务系统100进行联系。在一些实施例中，输入/输出接口230可以包括输入装置和输出装置。示例性输入装置可以包括键盘、鼠标、触摸屏和麦克风等，或其任意组合。示例性输出设备可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等，或其任意组合。示例性显示装置可以包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、曲面显示器、电视设备、阴极射线管(CRT)等，或其任意组合。通信端口240可以连接到网络以便数据通信。所述连接可以是有线连接、无线连接或两者的组合。有线连接可以包括电缆、光缆或电话线等，或其任意组合。无线连接可以包括蓝牙、Wi-Fi、WiMax、WLAN、ZigBee、移动网络(例如，3G、4G或5G等)等，或其任意组合。在一些实施例中，通信端口240可以是标准化端口，如RS232、RS485等。在一些实施例中，通信端口240可以是专门设计的端口。

图3是用于实现本发明技术方案的专用系统的示例性移动设备300的框图。

如图3所示，所述移动设备300可以包括通信平台310、显示器320、图形处理器(GPU)330、中央处理器(CPU)340、输入/输出接口350、内存360、存储器370等。在一些实施例中，操作系统361(如，iOS，Android，Windows Phone等)和应用程序362可以从存储器370加载到内存360中，以便由CPU340执行。应用程序362可以包括浏览器或用于从按需服务系统100接收成像、图形处理、音频或其他相关信息的应用程序。

为了实现在本发明中描述的各种模块、单元及其功能，计算设备或移动设备可以用作本发明所描述的一个或多个组件的硬件平台。这些计算机或移动设备的硬件元件、操作系统和编程语言本质上是常规的，并且本领域技术人员熟悉这些技术后可将这些技术适应于本发明所描述的按需服务系统。具有用户界面元件的计算机可以用于实现个人计算机(PC)或其他类型的工作站或终端设备，如果适当地编程，计算机也可以充当服务器。

图4是根据本发明的实施例所示的一种示例性的一种多层道路三维建模方法。

在一些实施例中，该建模方法400由服务器110或计算机200等具有处理、运算能力的设备执行。

步骤401，获取N条道路在二维地图上投影交叉点处的压盖关系数据。其中，N为大于1的整数；所述压盖关系数据至少反映所述N条道路中任意两条道路的相对上下关系。

在一些实施例中，服务器110可以通过实际道路的拍摄数据获得N条道路在二维地图上投影交叉点处的压盖关系数据。

在又一些实施例中，服务器110可以获取N条道路在二维地图上投影交叉点处的Zlevel压盖关系数据。该Zlevel压盖关系数据可以由第三方提供。存储器140可以预先存储多层道路的Zlevel压盖关系数据。Zlevel压盖关系数据的含义为：Z表示高度方向；level值表示立交桥中至少两条相交道路在交点处的层级关系。对于两条道路相交的情况，在交叉点的Zlevel压盖关系数据包括两条记录，第一条道路的Zlevel值为0，第二条道路的Zlevel值1。Zlevel值为1的道路上层道路为上层道路，Zlevel值为0的道路为下层道路。。其中，0和1仅代表上下位置关系，不代表道路上点的实际高度值。数字表示道路的层级，数字越大表明道路的层级越大。

仅作为示例说明，假设某一立交桥包括道路A和道路B，从二维俯视图角度来看，道路A和道路B在c点处相交，从三维角度来看，道路A和道路B上分别存在一点c_A和c_B，在二维俯视图中，二者重合为交点c。当存在三条道路在二维地图上相较于同一点时，则该点处的Zlevel压盖关系数据包括三条记录，第一条道路的Zlevel值为0，第二条道路的Zlevel值为1以及第三条道路的Zlevel值为2。层级为2的道路在最上面，层级为1的道路在层级2的道路的下面，层级为0的道路在层级为1的道路的下面。服务器110可以通过网络120获取存储在存储器140中的Zlevel压盖关系数据。该Zlevel压盖关系数据可以反映N条道路相互之间的相对上下关系，即层级关系。其中，每条道路上存在一点P(i)在二维地图上的投影点为同一个投影交叉点。

示例性地，图7为两条道路相交的情况，通过Zlevel压盖关系数据可以确定道路2在道路1的上面。图8为图7中两条道路相交的投影图，从图8中可以看出，道路1和道路2在二维地图上投影相较于O点。

步骤402，基于所述压盖关系数据，确定每条道路在所述N条道路中的层级。

从压盖关系数据中，服务器110可以确定每条道路在所述N条道路中的层级。结合图7和图8，对于两条道路相交于O点的Zlevel压盖关系数据包括两条记录，第一条道路(道路1)的Zlevel值为0和第二条道路(道路2)的Zlevel值为1，表示道路2在道路1的上方，道路2的层级为1，道路1的层级为0。

当存在三条道路在二维地图上相较于同一点时，则该点处的Zlevel压盖关系数据包括三条记录，第一条道路的Zlevel值为0，第二条道路的Zlevel值1以及第三条道路的Zlevel值为2。Zlevel值为2的道路(层级为2)在最上面，Zlevel值为1的道路(层级为1)在层级2的道路的下面，Zlevel值为0的道路在层级为1的道路的下面。

步骤403，针对每条道路，建立直角三角形模型，该直角三角形模型的参数包括：竖直直角边H(i)、水平直角边X(i)以及坡度α(i)；并设置H(i)的值，以及设置X(i)、α(i)中至少一个参数的值获得第i条道路的直角三角形模型。其中，H(i)表示所述投影交叉点在第i条道路上的对应点P(i)到参考面的高度；X(i)表示所述对应点P(i)在参考面上的投影点O(i)到第i条道路与参考面交汇点A(i)的距离；i为1～N中的任意整数。在各直角三角模型中，上层级道路的H(i)大于下层级道路的H(j)；i≠j，i、j均为1～N中的任意整数。

服务器110可以针对每条道路，建立一个直角三角形模型。在一些实施例中，该参考面为地平面。在一些实施例中，该参考面为0层级道路。在一些实施例中，0层级道路属于地面道路。当0层级道路属于地面道路时，则对于该0层级道路不需要建立直角三角形模型。当0层级道路不为地面道路时，则每条道路都需要建立各自的直角三角形模型。结合图7、图8，道路1为0层道路且属于地面道路，则只需要针对道路2建立直角三角形模型，图9是为道路2的直角三角形模型的示意图。P2为道路2上的对应点，O为道路1上的对应点(两条道路在二维地图上的投影点)。H表示P2点到参考面(也为道路1或地平面)的高度，X表示对应点P2在参考面上的投影点O到道路2与参考面交汇点A的距离。

对于每个直角三角形模型，需要设定初始的H(i)，例如50米、100米。进一步地，需要设置X(i)、α(i)中至少一个参数的初始值确定第i条道路的直角三角形模型。例如，X(i)的初始值为500米或α(i)的初始值为5°。结合图7、图8和图9，P点到参考面(或地面)的高度H可以设为50米，该高度不必是道路2上的P点到地面的实际高度，这里设置的高度仅仅是为了体现道路间的三维层级关系，可以理解为是根据各条道路之间的层级关系设定的相对高度值。P2在参考面上的投影点O到道路2与参考面交汇点A的距离X可以设置为500米或者设置坡度值为5°。该距离500米也不必是P2在参考面上的投影点O到道路2与参考面交汇点A的实际距离，该距离可以根据需要设置为不同的值，例如，可以设置为投影点O到交汇点A的实际直线距离，也可以选择一个大于该直线距离的值，也可以是根据高度H与设定的坡度α计算出来的值。所述坡度α为5度也不必是实际的坡度值，例如，可以根据道路设计标准中的立交桥的坡度阈值，或者根据立交桥普遍采用的坡度值设定。对于每条道路的参数值H(i)需要满足上层级道路的H(i)大于下层级道路的H(j)，例如，当三条道路相交于同一点时，三条道路的高度值可以按层级降低顺序依次设置为100米，50米和0米。每条道路的X(i)、α(i)可以相同也可以不同。

图5示出了在一些实施例中，该建模方法400还包括以下步骤：

步骤501，获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标。

在一些实施例中，可以通过二维地图获取所述投影交叉点的二维坐标。在一些实施例中，由于Zlevel压盖关系数据除了反映各条道路之间在所述投影交叉点处的压盖关系外，还包括了投影交叉点处的坐标数据，因此，服务器110可以从O点处的Zlevel压盖关系数据可以获取投影交叉点的二维坐标，如图7中的P₂的二维坐标为(x₂,y₂)。应当理解为，所述二维坐标是指在空中俯视视角下，道路在二维平面图像或地图中的坐标位置。

步骤502，针对第i条道路，获取该道路上的对应点P(i)以外的任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标；基于所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标、所述任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标和第i道路对应的直角三角形模型，确定出第i道路上任意一点C(i)的高度值。其中，i为1～N中的任意整数。

服务器110可以获取每条道路的轨迹数据，该轨迹数据包括道路上的每个点在二维地图上的二维坐标。结合图7说明，服务器110可以获取道路2上的P2点以外的任意一点C在二维地图上的二维坐标(x_c,y_c)。

基于投影交叉点在二维地图上的二维坐标、任意一点C(i)在二维地图上的二维坐标，通过插值的方法，服务器110可以确定出第i道路上任意一点C(i)的高度值。结合图7，由于道路2在二维地图上的投影为直线，因此，对于C点处的高度值H_c的计算可以通过如下公式(1)获得。

根据公式(1)，服务器110可以确定出道路2其余点的高度值。

当道路i在二维地图上的投影为曲线时，通过插值方法，可以依次确定出道路i上的所有点的高度值。例如，可以在道路i上等距离取多个(例如，50个)点，该距离可以为10米。对于H初始值为50米，X初始值为500米，每间隔50米道路上的点，则降低高度1米，从而可以确定出道路上各点的高度。可以理解为，对于在二维地图上的投影为曲线的道路，可以将其对应的直角三角模型的X设为该道路的长度，进而得到曲线道路对应的等效直角三角模型。可以用道路i上任意一点C(i)到投影交叉点P的距离(相当于弧线C(i)P的弦长)对于设定的X值的比例计算出该点的高度与交叉投影点P的设定高度H的比例，进而获得该点的相对高度值。仅作为示例说明，图10为另一种两层道路的俯视图，其中，道路a在道路b的下方，道路b的从最高点P处经过一段圆弧与道路a在十字路口M处与相交。针对道路b，可以建立如图11所示的道路b的直角三角形模型。如图10所示，将X设为道路b从最高点P到与地面汇合点的道路长度。在一些实施例中，不必要求X为道路b从最高点P到与地面汇合点的实际长度，通过公式(1)可以求得道路b上任意一点的高度值。

在一些实施例中，除了根据公式(1)，对于道路b上C1点处的高度H_c1，还可以通过公式(2)获得。

在求出C1点处的高度H_c1后，可以基于C1点处的高度H_c1，根据公式(3)继续求出C2点处的高度H_c2。

在求出C2点处的高度H_c2后，可以基于C2点处的高度H_c2，根据公式(4)继续求出C3点处的高度H_c3。

同样地，可以求出C4点处的高度H_c4，C5点处的高度H_c5，从而可以求出道路b上各点的高度。由于道路b是弯曲的，道路b上的相邻两点之间的道路距离应该尽可能的短。

步骤503，基于所述N条道路上每一点在所述二维地图上的二维坐标及高度值，绘制所述N条道路的三维立体图像并显示。

服务器110可以基于N条道路上每一点的二维坐标及高度值，绘制出N条道路的三维立体图像。例如，服务器110可以通过渲染绘制出N条道路的三维立体图像。又例如，服务器110可以通过地理信息系统(geographical information system，GIS)软件根据N条道路上每一点的二维坐标及高度值生成地图信息并绘制出三维立体图像。GIS软件可以包括MapInfo、GeoMedia、SuperMap、MapGIS、ArcGIS等。通过生成多层道路的三维立体图像，用户可以更直观地观察三维图像和了解道路之间的层级关系。

在一些实施例中，在显示的三维道路中不同层级的道路的颜色可以不相同。例如，上层的道路采用浅色，下层采用深色。用户可以清楚的识别出立交桥每条线路的位置高低。

在一些实施例中，在显示的三维道路中不同层级的道路的透明度可以不相同。例如，最上层线路的道路采用80％透明度，次高层的道路采用50％透明度，最下层透明度为0，从而使用户较为直观的看出各条道路之间的层级关系。

步骤504，获取包含所述N条道路的实际三维立体图像。

在一个实施例中，服务器110可以获取N条道路的实际拍摄的图像以获得实际道路的三维立体图像。在又一个实施例中，服务器110可以通过地图软件获取该N条道路的实际三维立体图像。例如，通过地图软件自带的3D地图或街景地图获取该N条道路的实际三维立体图像。

步骤505，调整参数H(i)、X(i)、α(i)中的至少一个参数的值以使得绘制的三维立体图像与实际三维立体图像的误差减小。

为了使绘制的三维立体图像与实际三维立体图像的误差减小，服务器110可以通过调整参数H(i)、X(i)、α(i)中的至少一个参数的值。例如，当绘制的三维道路的坡度α(i)较小时，服务器110可以相应调大坡度阈值α(i)。又例如，对于坡度正常但长度较短的道路，服务器110可以相应调小X(i)。又例如，当绘制的三维道路的高度H(i)明显低于实际三维道路的高度时，服务器110可以依次增大H(i)的值，例如，通过算法每迭代一次增加1米、5米、10米等。例如，当绘制的三维道路的水平方向上的长度X(i)明显大于实际三维道路的水平长度时，服务器110可以依次减小X(i)的值，例如，通过算法每迭代一次减小1米、5米、10米等。

图6示出了在一些实施例中，该建模方法400还包括以下步骤：

步骤601，获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标。

由于Zlevel压盖关系数据包括了投影交叉点处的坐标数据，因此，服务器110可以从O点处的Zlevel压盖关系数据可以获取投影交叉点在二维地图上的二维坐标，如图7中的P₂的坐标为(x₂,y₂)。

步骤602，获取第i道路上至少一点在所述二维地图上的二维坐标及其测量高度值。i为1～N中的任意整数。所述测量高度值通过测量所述至少一点处的气压值，并经过换算得到。

服务器110可以网络120从存储器140中获取第i道路的轨迹数据，进一步地，可以获取第i道路上至少一点在所述二维地图上的二维坐标。服务器110可以获取用户端130(例如，司机端)上传的轨迹数据和轨迹上对应的气压值。用户端130在驾车行驶过程中可以获取行驶轨迹(例如通过内置的GPS装置)并上传行驶轨迹到服务器110，以及可以通过用户端130内置装置获取行驶轨迹上每一点对应的气压值并将该气压值上传给服务器110。进一步地，服务器110可以将气压值转化为轨迹上的高度值。

步骤603，基于所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标、所述至少一点在所述二维地图上的二维坐标及其测量高度值，调整参数H(i)、X(i)、α(i)中的至少一个参数的值以使得调整后的参数与第i道路对应的真实参数的误差减小。

例如，服务器110可以基于投影交叉点在二维地图上的二维坐标和该投影交叉点的测量高度值，将H(i)设置为该投影交叉点的测量高度值，即此时的H(i)为第i道路在投影交叉点处的真实高度。又例如，第i道路的轨迹上的一个点C(i)的高度值为60米，而H(i)的初始值为50米。由于投影交叉点处的H(i)一般被认为是第i道路上各点中高度最高的值，因此H(i)的值应该大于第i道路的轨迹上的C(i)的高度值，则H(i)的初始值为50米则不合理，则在α(i)的阈值范围和H(i)的阈值范围内，服务器110进一步增大H(i)的值，例如，将H(i)调整为80米。又例如，当服务器110获得多个点的高度值时，服务器110可以基于多个点的二维坐标和对应的高度值，计算出第i道路的坡度值、投影交叉点处的高度值以及道路水平距离。例如，当两点之间的道路距离相差20米，高度相差1米时，可以确定出近似的坡度值为arctan0.05，约为2.86度。进一步地，服务器110可以基于轨迹数据确定出投影交叉点处的近似的高度值H(i)、以及近似的道路水平距离X(i)。道路上测量点的数量越多，则计算出的参数H(i)、X(i)、α(i)与道路对应的真实参数的误差越小。

图12是根据本发明一些实施例所示的一种示例性的多层道路三维建模装置1200的功能框图。

该多层道路三维建模装置1200可以由服务器110实现。为描述方便，该多层道路三维建模装置1200也可以称为多层道路三维建模系统。

多层道路三维建模装置1200可以包括数据获取模块1210、层级确定模块1220、模型建立模块1230。

数据获取模块1210用于获取N条道路在二维地图上投影交叉点处的压盖关系数据。其中，N为大于1的整数；所述压盖关系数据至少反映所述N条道路中任意两条道路的相对上下关系。

层级确定模块1220用于基于所述压盖关系数据，确定每条道路在所述N条道路中的层级。

模型建立模块1230用于针对每条道路，建立直角三角形模型，该直角三角形模型的参数包括：竖直直角边H(i)、水平直角边X(i)以及坡度α(i)；并设置H(i)的值，以及设置X(i)、α(i)中至少一个参数的值获得第i条道路的直角三角形模型。其中，H(i)表示所述投影交叉点在第i条道路上的对应点P(i)到参考面的高度；X(i)表示所述对应点P(i)在参考面上的投影点O(i)到第i条道路与参考面交汇点A(i)的道路距离；i为1～N中的任意整数。

在各直角三角模型中，上层级道路的H(i)大于下层级道路的H(j)；i≠j，i、j均为1～N中的任意整数。

在一些实施例中，参考面可以为地平面。

在一些实施例中，多层道路三维建模装置1200还可以包括坐标获取模块和高度确定模块。

坐标获取模块用于获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标。

高度确定模块，用于针对第i条道路，获取该道路上的对应点P(i)以外的任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标；以及基于所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标、所述任意一点C(i)的二维坐标和第i道路对应的直角三角形模型，确定出第i道路上任意一点C(i)的高度值，i为1～N中的任意整数。

在一些实施例中，多层道路三维建模装置1200还可以包括图像显示模块。

图像显示模块用于基于所述N条道路上每一点在所述二维地图上的二维坐标及高度值，绘制所述N条道路的三维立体图像并显示。

在一些实施例中，多层道路三维建模装置1200还可以图像获取模块和参数调整模块。

图像获取模块用于获取包含所述N条道路的实际三维立体图像。

参数调整模块用于调整参数H(i)、X(i)、α(i)中的至少一个参数的值以使得绘制的三维立体图像与实际三维立体图像的误差减小。

在一些实施例中，多层道路三维建模装置1200还可以包括坐标获取模块、第一获取模块和参数调整模块。

坐标获取模块用于获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标。

第一获取模块用于获取第i道路上至少一点的二维坐标及其测量高度值；i为1～N中的任意整数。

参数调整模块用于基于所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标、所述至少一点在所述二维地图上的二维坐标及其测量高度值，调整参数H(i)、X(i)、α(i)中的至少一个参数的值。

在一些实施例中，所述测量高度值通过测量所述至少一点处的气压值，并经过换算得到。

需要说明的是，上述各个模块可以是通过计算机指令实现的软件模块。

上文所描述的各个模块和单元并不是必须的，对于本领域的专业人员来说，在了解本申请内容和原理后，都可能在不背离本技术原理、结构的情况下，对该系统进行形式和细节上的各种修正和改变，各个模块可以任意组合，或者构成子系统与其它模块连接，而这些修正和改变仍在本申请的权利要求保护范围之内。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：基于多层道路的压盖关系数据对多层道路进行三维建模，实现了对多层道路进行三维显示，以及在电子地图中显示各条道路的层级关系，提升了用户体验。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。

计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述为本申请的基本构思，仅以实施例形式呈现，显而易见地，本领域的技术人员依据本申请作出相应变化、改进或修正。这些变化、改进和修正已被本申请所暗示或间接提出，均包含在本申请实施例的精神或范围之内。

Claims (14)

1.一种多层道路三维建模方法，其特征在于，包括：

获取N条道路在二维地图上投影交叉点处的压盖关系数据；其中，N为大于1的整数；所述压盖关系数据至少反映所述N条道路中任意两条道路的相对上下关系；

基于所述压盖关系数据，确定每条道路在所述N条道路中的层级；

针对每条道路，

建立直角三角形模型，该直角三角形模型的参数包括：竖直直角边H(i)、水平直角边X(i)以及坡度

(i)；其中，H(i)表示所述投影交叉点在第i条道路上的对应点P(i)到参考面的高度；X(i)表示所述对应点P(i)在参考面上的投影点O(i)到第i条道路与参考面交汇点A(i)的距离；i为1~N中的任意整数；

设置H(i)的值，以及设置X(i)、

(i)中至少一个参数的值获得第i条道路的直角三角形模型；在各直角三角模型中，上层级道路的H(i)大于下层级道路的H(j)；i≠j，i、j均为1~N中的任意整数；

所述方法还包括：

获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标；

针对第i条道路，i为1~N中的任意整数，

获取该道路上的对应点P(i)以外的任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标；

基于所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标、所述任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标和第i道路对应的直角三角形模型，确定出第i道路上任意一点C(i)的高度值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述N条道路上每一点在所述二维地图上的二维坐标及高度值，绘制所述N条道路的三维立体图像并显示。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

获取包含所述N条道路的实际三维立体图像；

调整参数H(i)、X(i)、

(i)中的至少一个参数的值以使得绘制的三维立体图像与实际三维立体图像的误差减小。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标；

获取第i道路上至少一点在所述二维地图上的二维坐标及其测量高度值；i为1~N中的任意整数；

基于所述投影交叉点的二维坐标、所述至少一点的二维坐标及其测量高度值，调整参数H(i)、X(i)、

(i)中的至少一个参数的值以使得调整后的参数与第i道路对应的真实参数的误差减小。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述测量高度值通过测量所述至少一点处的气压值，并经过换算得到。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考面为地平面。

7.一种多层道路三维建模系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取N条道路在二维地图上投影交叉点处的压盖关系数据；其中，N为大于1的整数；所述压盖关系数据至少反映所述N条道路中任意两条道路的相对上下关系；

层级确定模块，用于基于所述压盖关系数据，确定每条道路在所述N条道路中的层级；

模型建立模块，用于针对每条道路，

建立直角三角形模型，该直角三角形模型的参数包括：竖直直角边H(i)、水平直角边X(i)以及坡度

(i)；其中，H(i)表示所述投影交叉点在第i条道路上的对应点P(i)到参考面的高度；X(i)表示所述对应点P(i)在参考面上的投影点O(i)到第i条道路与参考面交汇点A(i)的距离；i为1~N中的任意整数；

设置H(i)的值，以及设置X(i)、

(i)中至少一个参数的值获得第i条道路的直角三角形模型；

在各直角三角模型中，上层级道路的H(i)大于下层级道路的H(j)；i≠j，i、j均为1~N中的任意整数；

所述系统还包括：

坐标获取模块，用于获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标；

高度确定模块，用于针对第i条道路，i为1~N中的任意整数，

获取该道路上的对应点P(i)以外的任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标；

基于所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标、所述任意一点C(i)在所述二维地图上的二维坐标和第i道路对应的直角三角形模型，确定出第i道路上任意一点C(i)的高度值。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

图像显示模块，用于基于所述N条道路上每一点在所述二维地图上的二维坐标及高度值，绘制所述N条道路的三维立体图像并显示。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：

图像获取模块，用于获取包含所述N条道路的实际三维立体图像；

参数调整模块，用于调整参数H(i)、X(i)、

(i)中的至少一个参数的值以使得绘制的三维立体图像与实际三维立体图像的误差减小。

10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括：

坐标获取模块，用于获取所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标；

第一获取模块，用于获取第i道路上至少一点在所述二维地图上的二维坐标及其测量高度值；i为1~N中的任意整数；

参数调整模块，用于基于所述投影交叉点在所述二维地图上的二维坐标、所述至少一点在所述二维地图上的二维坐标及其测量高度值，调整参数H(i)、X(i)、

(i)中的至少一个参数的值以使得调整后的参数与第i道路对应的真实参数的误差减小。

11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，所述测量高度值通过测量所述至少一点处的气压值，并经过换算得到。

12.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述参考面为地平面。

13.一种多层道路三维建模装置，其特征在于，所述装置包括至少一个处理器以及至少一个存储器；

所述至少一个存储器用于存储计算机指令；

所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如权利要求1至6中任意一项操作。

14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1至6中任意一项操作。

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