CN111581323A - 二/三维地理空间显示方法及系统 - Google Patents

二/三维地理空间显示方法及系统 Download PDF

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CN111581323A CN202010419911.3A CN202010419911A CN111581323A CN 111581323 A CN111581323 A CN 111581323A CN 202010419911 A CN202010419911 A CN 202010419911A CN 111581323 A CN111581323 A CN 111581323A
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王玉菊
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Abstract

本发明涉及一种二/三维地理空间显示方法及系统，所述显示方法包括通过插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件；通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；通过图层绘制管理单元加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示。从而可在没有硬件三维加速支持的条件下在国产的道实时嵌入式操作系统上，实现二/三维地理空间显示。

Description

二/三维地理空间显示方法及系统
技术领域
本发明涉及计算机软件处理技术领域，特别涉及一种二/三维地理空间显示方法及系统。
背景技术
随着国产道实时嵌入式操作系统在武器装备中的应用普及，该系统上的应用软件开发需求与日俱增。在道系统上实现二/三维地理空间显示，并在此基础上开展仿真、指挥、态势显示等业务应用需求迫切。
传统Windows、Linux已经有了完整的软硬件三维加速的实现方案，在道系统上已经实现有二维地理数据、海图等绘制应用，但实现三维加速，技术难度较大，其他系统的三维显示方法无法无缝迁移到道系统。
因此，亟需在国产道实时嵌入式操作系统上，实现一个二/三维地理空间的显示方法，以满足目前业务应用需求。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，即在没有硬件三维加速支持的条件下，在国产的道实时嵌入式操作系统上，实现二/三维地理空间显示，本发明的目的在于提供一种二/三维地理空间显示方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明提供了如下方案：
一种二/三维地理空间显示方法，所述显示方法包括：
通过插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件；
通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
通过图层绘制管理单元加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
可选地，所述显示方法还包括：
接收用户的输入信息；
根据所述输入信息进行地理场景漫游、二/三维切换、地物地标交互；
触发瓦片的加载和/或图层绘制更新。
可选地，所述地图主题为可定制的XML配置文件，用于描述不同的地图显示模式、展现特性、地理数据及瓦片配置定制加载；
所述通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据，具体包括：
遍历加载地图主题；
根据加载的地图主题，加载地理数据，所述地理数据包括与国界、海岸线、城市中至少一者相关的数据信息；
加载地理数据并组织为多个可绘制图层；
接收用户的控制指定，所述控制指令为用户指定的地图主题、地理场景需求；
根据用户指定的地图主题调取对应的地图主题，并根据调取的地图主题的瓦片配置，初始化地图瓦片缓冲区和下载接口；
根据地理场景需要，加载相应区域、相应缩放级别的瓦片数据。
可选地，所述显示方法还包括：
在瓦片数据加载前，采取瓦片的本地降级处理，用于地理空间的即时显示。
可选地，所述扩展插件包括显示绘制类、处理解析类、定位服务类中至少一者。
可选地，所述根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，具体包括以下任意一者：
通过二维平面绘制模块进行地球地理坐标的二维平面投影转换，各个可绘制图层、插件在二维平面场景中绘制；
通过二维墨卡托绘制模块进行地球地理坐标到二维墨卡托投影转换，各个可绘制图层、插件在二维墨卡托场景中绘制；
通过三维绘制模块进行地球地理坐标到计算机屏幕坐标投影转换，各个可绘制图层、插件在三维场景中绘制。
可选地，所述显示方法还包括：
建立全球基础地理数据多层瓦片机制的全球像素坐标系统，用统一编码的整数坐标。
为解决上述技术问题，本发明还提供了如下方案：
一种二/三维地理空间显示系统，所述显示系统包括：
插件管理单元，用于遍历加载插件库中的扩展插件；
地理数据管理单元，用于加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
图层绘制管理单元，用于加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
为解决上述技术问题，本发明还提供了如下方案：
一种二/三维地理空间显示系统，包括：
处理器；以及
被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行以下操作：
通过插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件；
通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
通过图层绘制管理单元加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
为解决上述技术问题，本发明还提供了如下方案：
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得所述电子设备执行以下操作：
通过插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件；
通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
通过图层绘制管理单元加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
根据本发明的实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过遍历加载插件库中的扩展插件，加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据，加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，从而可在没有硬件三维加速支持的条件下在国产的道实时嵌入式操作系统上，实现二/三维地理空间显示。
附图说明
图1是本发明二/三维地理空间显示方法的流程图；
图2是本发明二/三维地理空间显示方法的实施例示意图；
图3是本发明中瓦片本地降级处理流程图；
图4是本发明中图层绘制流程图；
图5是本发明中人机界面流程图；
图6是本发明二/三维地理空间显示系统的模块结构示意图。
符号说明：
插件管理单元—1，地理数据管理单元—2，图层绘制管理单元—3。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。
本发明的目的是提供一种二/三维地理空间显示方法，通过遍历加载插件库中的扩展插件，加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据，加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，从而可在没有硬件三维加速支持的条件下在国产的道实时嵌入式操作系统上，实现二/三维地理空间显示。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明二/三维地理空间显示方法包括：
步骤100：通过插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件。
具体地，所述插件管理单元包括：插件接口模块、插件管理模块；插件接口模块基于面向对象软件技术，定义插件实现的接口、方法，提供插件设计、开发使用，分别提供显示绘制类、处理解析类、定位服务类等多种插件接口。插件管理模块完成插件库中插件的遍历加载，通过统一的接口，调用插件的绘制显示、功能扩展和地理数据解析处理等。
所述扩展插件按照统一插件接口及方法，实现了卫星轨道仿真插件、遥感影像显示插件、多种格式地理数据文件解析插件等扩展功能。在本实施例中，所述扩展插件包括显示绘制类、处理解析类、定位服务类中至少一者。
步骤200：通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据。
其中，所述地图主题为可定制的XML配置文件，用于描述不同的地图显示模式、展现特性、地理数据及瓦片配置定制加载。所述地理数据包括与国界、海岸线、城市等相关的数据信息。
步骤300：通过图层绘制管理单元加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
进一步地，本发明二/三维地理空间显示方法还包括：
步骤400：人机交互操作。
其中，所述人机交互操作具体包括：
步骤401：接收用户的输入信息；
步骤402：根据所述输入信息进行地理场景漫游、二/三维切换、地物地标交互；
步骤402：触发瓦片的加载和/或图层绘制更新。
进一步地，在步骤200中，所述通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据，具体包括：
步骤201：遍历加载地图主题。
步骤202：根据加载的地图主题，加载地理数据；所述地理数据包括与国界、海岸线、城市中至少一者相关的数据信息。
步骤203：加载地理数据并组织为多个可绘制图层；所述可绘制图层为影像层、矢量层和标志层等中至少一者。
步骤204：接收用户的控制指定，所述控制指令为用户指定的地图主题、地理场景需求。
步骤205：根据用户指定的地图主题调取对应的地图主题，并根据调取的地图主题的瓦片配置，初始化地图瓦片缓冲区和下载接口。
步骤206：根据地理场景需要，加载相应区域、相应缩放级别的瓦片数据。
进一步地，本发明二/三维地理空间显示方法还包括：
在瓦片数据加载前，采取瓦片的本地降级处理，用于地理空间的即时显示。具体包括：用本地已缓存的低级别瓦片，裁剪拉伸出当前替换瓦片(如图3所示)。
可选地，在步骤300中，所述根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，具体包括以下任意一者(如图4所示)：
通过二维平面绘制模块进行地球地理坐标的二维平面投影转换，各个可绘制图层、插件在二维平面场景中绘制；
通过二维墨卡托绘制模块进行地球地理坐标到二维墨卡托投影转换，各个可绘制图层、插件在二维墨卡托场景中绘制；
通过三维绘制模块进行地球地理坐标到计算机屏幕坐标投影转换，各个可绘制图层、插件在三维场景中绘制。
此外，为解决地理瓦片机制下南北极地区三维绘制问题，本发明二/三维地理空间显示方法还包括：显示绘制全部采用GDI(Graphic Device Interface，图形设备接口)函数实现，不依赖OpenGL等三维接口。
为减少计算量，本发明二/三维地理空间显示方法还包括：建立全球基础地理数据多层瓦片(支持0-18级)机制的全球像素坐标系统(用统一编码的整数坐标，替代浮点数地理坐标)，用于绘制过程中快速瓦片定位、提高处理速度。
为满足显示效果和处理速度的需要，本发明本发明二/三维地理空间显示方法还包括：三维绘制过程中的地球曲面在计算机屏幕直线绘制的小步长迭代绘制法，步长参数动态根据地理坐标的弧度自动调整。
下面以一个具体实施例详细说明本发明二/三维地理空间显示(如图2所示)：
本发明二/三维地理空间显示方法包括以下步骤：
(1)人机界面模块创建地理场景绘制所需的窗口，完成软件界面的构建和管理(如图5所示)。
(2)插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件。
(3)插件交互模块调用插件管理单元接口，获取加载插件提供的功能接口，集成到人机界面和用户的交互方法中。
(4)地图主题模块遍历加载地图主题。
(5)按照用户指定的地图主题，地理数据管理模块加载地理数据(如与国界、海岸线、城市相关的数据信息)。
(6)图层管理模块获取所述地理数据管理单元的地理信息，将加载的地理数据组织为影像层、矢量层和标志层等多个可绘制图层。
(7)地理瓦片模块根据地图主题的瓦片配置，初始化地图瓦片缓冲区和下载接口。
(8)地理瓦片模块根据地理场景需要，加载相应区域、相应缩放级别的瓦片数据。瓦片加载前，采取瓦片的本地降级处理，用于地理空间的即时显示。
(9)根据用户操作，分别调用二维平面绘制模块、二维墨卡托绘制模块、三维绘制模块实现地理空间显示绘制。
(10)调用插件管理接口，进行显示绘制类插件的显示绘制。
(11)地理场景交互模块响应鼠标、键盘等人机交互工具在地理场景中的使用和操作，将用户的操作和触发的软件命令，传送给相应的模块。
(12)根据场景变化，转至步骤(8)，触发瓦片的加载和图层绘制更新。
现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)可在没有硬件三维加速支持的条件下，在国产的道实时嵌入式操作系统上实现二/三维地理空间显示，显示绘制全部采用GDI函数实现，不依赖OpenGL等三维接口，本发明具有很好的适应性和可移植性。
(2)为减少计算量，建立全球基础地理数据多层瓦片(支持0-18级)机制的全球像素坐标系统，用统一编码的整数坐标，替代浮点数地理坐标计算，用于绘制过程中快速瓦片定位、提高处理速度。
(3)三维绘制过程中的地球曲面在计算机屏幕直线绘制的小步长迭代绘制法，步长参数动态根据显示窗口大小、地图缩放级别和地理坐标纬度区域(高纬度地区，经线方向曲率更大)自动调整，以满足显示效果和处理速度的需要。
(4)地理空间坐标转换属于三轴旋转问题，通过矩阵数学模型运算解决。在嵌入式系统中，根据业务应用分析，地球模型旋转如果过于复杂，不便于人员观察和处理地理数据。因此，为便于计算在地理空间的拖动旋转中，始终保持南北极轴只在垂直于屏幕的ZY平面上旋转(屏幕为XY平面，Z轴垂直于屏幕。即地图上南北方向在屏幕的投影，始终与屏幕Y方向一致)，且视点始终垂直与地球表面(与屏幕XY平面一致)，并居于屏幕中心。这样在嵌入式系统实现，计算量可以得到极大减少，也基本符合操作员观察地图的日常习惯，满足业务需求；这也是(3)小步长迭代直线替代曲面绘制的前提，这样能确保屏幕上绘制的X方向，基本与瓦片图片的X方向一致。
(5)在通常2n地理瓦片机制下，在南北极区域的三维显示中，需要将二维投影产生的南极或北极的所有瓦片加载，在显示级别n较大时，南北极地区的2n瓦片数量过于庞大，无法加载。由于经纬度地理坐标限制，三维模式下跨越或包含极点的区域难以描述。本发明通过南北纬超过84度的地区，进行显示级别自动降低处理，采用多点描述替代(左上-右下)坐标对描述，解决了地理瓦片机制下南北极地区三维绘制问题。
(6)在瓦片加载前，采取瓦片的本地降级处理，用本地已缓存的低级别瓦片，裁剪拉伸出当前替换瓦片，用于地理空间的即时显示，以保证显示效果和速度。
(7)通过插件实现显示绘制、处理解析和定位服务等功能和显示的扩展，在此地理空间显示的基础上实现用户需要的业务应用，支持新增的地理数据格式和新的定位系统或终端输入。
此外，本发明还提供一种二/三维地理空间显示系统，可在没有硬件三维加速支持的条件下，在国产的道实时嵌入式操作系统上，实现二/三维地理空间显示，
如图6所示，本发明二/三维地理空间显示系统包括插件管理单元1、地理数据管理单元2及图层绘制管理单元3。
具体地，所述插件管理单元1用于遍历加载插件库中的扩展插件；
所述地理数据管理单元2用于加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
所述图层绘制管理单元3用于加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
进一步地，本发明二/三维地理空间显示系统还包括人机交互单元。所述人交互单元用于接收用户的输入信息；根据所述输入信息进行地理场景漫游、二/三维切换、地物地标交互；触发瓦片的加载和/或图层绘制更新。
其中，所述地理数据管理单元2用于地图主题管理，加载和管理地理瓦片和各类地理数据；
图层绘制管理单元3用于将加载的地理数据组织为影像层、矢量层和标志层等多个可绘制图层，分别进行二维平面绘制、二维墨卡托绘制和三维绘制；
具体地，所述地理数据管理单元2包括地图主题模块、地理瓦片模块、地理数据模块
(1)地图主题模块
地图主题是可定制的XML配置文件，用于描述不同的地图显示模式、展现特性和地理数据(如与国界、海岸线、城市相关的数据信息)定制加载。
软件部署时，在指定的地图主题目录下安装好使用的地图主题文件。
地图主题模块遍历加载地图主题，实现不同地图主题的切换。
1)地图主题文件加载解析
使用嵌入式系统适用的XML解析库，封装为支持地理数据标签的GeoDocument库，用于统一的地图主题配置文件的加载和解析；
软件启动时，加载用户上一次使用的，或默认的地图主题。
2)地图主题切换
遍历指定的地图主题目录下的有效地图主题文件；
创建地图主题的列表窗口，显示地图主题的名称和相关信息，供用户查看和选择切换；
响应用户的切换操作，加载对应的地图主题文件；
发出地图主题切换信号，通知地理瓦片模块、地理数据模块重新加载地理数据。
(2)地理瓦片模块
地理瓦片模块根据地图主题的瓦片配置，实现地理瓦片接口的可定制化，根据用户地理场景漫游和缩放，加载维护内存中的瓦片数据，根据内存大小进行瓦片的替换和更新，在瓦片加载前，采取瓦片的本地降级处理(用本地已缓存的低级别瓦片，裁剪拉伸出当前替换瓦片)，用于地理空间的即时显示。
1)地理瓦片配置
在地图主题配置文件中定义地理瓦片配置
在本实施例地理瓦片数据的投影方式为Equirectangular(等距圆柱投影或正方形投影)，瓦片的像素坐标为全球瓦片像素坐标系统：
Figure BDA0002496477220000121
使用4字节无符号整数计算全局的像素位置，支持总级数可达19级，即0-18级。
2)地理瓦片管理
初始化时，创建地理瓦片缓冲区，建立瓦片标识(x方向序号，y方向序号，级别z，组成的三元数)与瓦片内存数据的映射表；
响应用户地理场景漫游，或启动时缺省的地理区域，调用地理瓦片加载接口，下载响应区域的地理瓦片；
触发下载的同时，采取瓦片的本地降级处理，用于地理空间的即时显示。如图3所示，从min(当前级别-1，本地已有瓦片最高级)开始，逐级依次降级查找低级别瓦片，首先在映射表中查找内存中已缓存的低级别瓦片，如果没有命中，在本地硬盘的地理瓦片缓存目录及本地瓦片目录(软件部署时本地部署的瓦片文件)查找，直至命中，或找至最低级别，裁剪拉伸出当前替换瓦片；
响应地理瓦片加载完成的信号，将新的地理瓦片加入缓冲区，修改映射表，发出瓦片更新完成的信号，通知绘制模块进行绘制更新；
地理瓦片管理监视系统内存状态，如果内存占用过高，释放缓冲区中的部分瓦片。
3)地理瓦片加载
地理瓦片解析器模块解析地图瓦片配置信息，为其他模块提供地理瓦片坐标计算、瓦片坐标与全球统一像素坐标计算，提供查询瓦片配置参数；
地理瓦片下载模块根据瓦片配置信息中的瓦片服务器的参数，创建瓦片下载的网络接口，响应地图瓦片管理模块的信号，启动下载线程，并对多个并发的下载线程进行管理。下载成功后，发出瓦片加载完成的信号。
(3)地理数据模块
地理数据管理模块加载地物地标数据，在内存中进行管理维护，提供查询、获取当前场景的地物地标，供图层绘制、人机交互使用。
1)矢量地理数据
根据地图主题的配置，加载国界、海岸线等矢量地理数据。
2)地标地理数据
根据地图主题的配置，加载国家名称、城市等地标、地物的地理数据；
也可以定义和加载用户关心的船只、重要设施、港口等地理数据或标注信息。
3)查询、访问接口
可以按照名称、区域、时间等地理数据的相关属性，在加载和管理的地理数据中进行查询；
给其他模块提供访问地理数据的接口，用户可以通过二次开发接口，增加、删除自定义的地理数据。
所述图层绘制管理单元3包括图层管理模块、二维平面绘制模块、二维墨卡托绘制模块、三维绘制模块。
(1)图层管理模块
图层管理模块获取所述地理数据管理单元2的地理信息，将加载的地理数据组织为影像层、矢量层和标志层等多个可绘制图层。
1)影像层
影像图层通过地理瓦片模块接口，获取地理瓦片索引信息，提供地理瓦片到计算机屏幕显示间的逻辑组织关系，可视区域的视图关系(包括是否可视、影像的层叠关系)；
也可以包括用户增加的其他地球影像、卫星图片等，进行叠加绘制管理。
2)矢量层
矢量图层通过地理数据模块接口，获取加载的地理矢量数据的索引信息，提供矢量数据到计算机屏幕显示间的逻辑组织关系，可视区域的视图关系(包括是否可视、数据的层叠关系)；
也可以包括用户增加的其他路线、航迹等矢量信息，进行叠加绘制管理。
3)标志层
标志图层通过地理数据模块接口，获取加载的地理标志数据的索引信息，提供地理标志数据到计算机屏幕显示间的逻辑组织关系，可视区域的视图关系(包括是否可视、标志的层叠关系)；
按照地理标志类型，确定在地理空间中显示的符号；
也可以包括用户增加的其他标注、船只等标志信息，进行叠加绘制管理。
4)统一绘制流程
创建内存绘制画布，实现双缓冲区绘制机制，提高显示速度；
根据当前显示场景类型，分别调用二维平面绘制模块、二维墨卡托绘制模块和三维绘制模块接口，将当前窗口显示区域内的地理瓦片到地理空间场景的绘制；
收集当前显示区域的显示对象(其他影像、矢量层、标志层和显示绘制插件)，按照Z-order层叠关系进行排序，依次调用对应的绘制接口；
将内存画布内容，绘制到显示窗口。
(2)二维平面绘制模块
二维平面绘制模块实现地球地理坐标(经纬度)的二维平面投影(等距圆柱投影)转换，各个可绘制图层、插件在二维平面场景中绘制。
1)坐标投影转换
提供地理坐标(经、纬度)、瓦片像素坐标、显示绘制窗口坐标三者间的二维平面投影的转换方法；
2)二维平面绘制
根据绘制区域，创建二维平面绘制线程，分块并发完成当前窗口显示区域内的地理瓦片到二维平面场景的绘制；
绘制中，获取地理瓦片的投影模式，将其他投影模式，转换到二维平面投影，使用GDI绘制函数进行逐行绘制。
(3)二维墨卡托绘制模块
二维墨卡托绘制模块实现地球地理坐标到二维墨卡托投影(正轴等角圆柱投影)转换，各个可绘制图层、插件在二维墨卡托场景中绘制。
1)坐标投影转换
提供地理坐标(经、纬度)、瓦片像素坐标、显示绘制窗口坐标三者间的墨卡托投影的转换方法；
2)二维墨卡托绘制
根据绘制区域，创建二维墨卡托绘制线程，分块并发完成当前窗口显示区域内的地理瓦片到二维墨卡托场景的绘制；
绘制中，获取地理瓦片的投影模式，将其他投影模式，转换到二维墨卡托投影，使用GDI绘制函数进行逐行绘制。
(4)三维绘制模块
三维绘制模块不通过硬件三维加速，实现地球地理坐标到计算机屏幕坐标投影转换，各个可绘制图层、插件在三维场景中绘制。
1)坐标投影转换
提供地理坐标(经、纬度)、瓦片像素坐标、显示绘制窗口坐标三者间的三维球体的转换方法；
2)坐标轴控制计算
提供坐标转换的三维空间矩阵运算；
响应用户人机交互操作，计算和控制地球选择，始终保持南北极轴只在垂直于屏幕的ZY平面上旋转(屏幕为XY平面，Z轴垂直于屏幕。即地图上南北方向在屏幕的投影，始终与屏幕Y方向一致)，且视点始终垂直与地球表面(与屏幕XY平面一致)，并居于屏幕中心。
3)南北极控制
如果南北纬度超过84度的地区，进行显示级别自动降低处理，将当前的瓦片缩放级别降低至系统可接受的瓦片数量；
采用多点坐标描述(地理多边形结构)，实现地理瓦片机制下南北极地区三维绘制问题。
4)三维绘制
根据绘制区域，创建三维绘制线程，分块并发完成当前窗口显示区域内的地理瓦片到三维场景的绘制；
绘制中，获取地理瓦片的投影模式，将其他投影模式，转换到三维球体投影，进行逐行绘制；
根据当前显示窗口大小、地图缩放级别、当前纬度区域(高纬度地区，经线方向曲率更大)，计算出曲面绘制步长，在步长范围内，采用瓦片数据的直线采样绘制，超过步长值，在瓦片中重新定位，再次开始采样绘制。步长值的计算确定，由人眼可接受失真率、瓦片显示变形率和在嵌入式系统上性能要求等因素共同确定。
所述人机交互单元包括人机界面模块、地理场景交互模块、插件交互模块。
(1)人机界面模块
人机界面模块创建地理场景绘制所需的窗口，完成软件界面的构建和管理。
1)地理空间显示窗口：首先，创建地理空间显示窗口，用于显示地理数据；
2)加载界面资源：加载软件界面需要的图标、中文翻译文件等资源；
3)菜单和工具栏：创建软件所需要的各个菜单、工具栏；
4)插件功能集成：调用插件交互模块的接口，将插件功能集成到软件界面；
5)设置界面布局：根据用户需要，或上一次退出前保存的人机界面布局，设置本次运行人机界面。
(2)地理场景交互模块
地理场景交互模块负责管理鼠标、键盘等人机交互工具在地理场景中的使用和操作，将用户的操作和触发的软件命令，传送给相应的模块，根据场景变化，触发瓦片的加载和图层绘制更新。
1)初始化人机交互工具：创建和管理鼠标、键盘等人机交互工具设备接口；
2)创建快捷键、右键菜单等交互方式；
3)人机交互工具事件处理：使用系统提供的消息回调或事件循环的设备访问接口，实现人机交互工具的事件处理；
4)实现地理场景交互的地理空间漫游、显示模式切换(二维平面、二维墨卡托、三维球体)、显示区域的缩放(地理显示级别变化)等操作的处理；
5)如果人机交互工具操作对象为插件或屏幕坐标处于插件控制区域，将人机交互消息传递给插件交互模块。
(3)插件交互模块
插件交互模块调用插件管理单元接口，获取加载插件提供的功能接口，集成到人机界面和用户的交互方法中。
1)插件接口输出
调用插件管理单元接口，获取插件列表；
调用插件通用的接口方法，获取插件对外公开的功能和方法，提供给人机界面模块，进行插件功能的集成和嵌装。
2)插件交互处理
接收地理场景交互模块传递的人机交互事件；
调用插件管理单元接口，获取插件列表；
循环一次提供插件的扩展人机交互处理，如果有插件进行了处理，则终止处理循环。
所述插件管理单元1包括插件接口模块、插件管理模块。
(1)插件接口模块
插件接口模块基于面向对象软件技术，定义插件实现的接口、方法，提供插件设计、开发使用，分别提供显示绘制类、处理解析类、定位服务类三种插件接口。
1)通用插件接口：采用面向对象继承派生的技术，统一封装插件扩展对外提供的接口和方法。该接口为纯虚类，只能插件派生实现后使用。
2)显示绘制类插件接口：提供通用的绘制接口，可用于插件扩展实现业务内容在地理空间窗口的显示输出；
3)处理解析类插件接口：提供通用的文件处理解析、地理数据处理检索等接口，用于地理数据文件的加载等功能；
4)定位服务类插件接口：
(2)插件管理模块
插件管理模块完成插件库中插件的遍历加载，通过统一的接口，调用插件的绘制显示、功能扩展和地理数据解析处理等。
1)插件加载：遍历软件部署时制定的插件库目录，将部署的插件，及二次开发扩展的插件，进行加载和实例化，并调用初始化接口完成初始化工作；
2)插件使用和屏蔽：提供插件允许运行和禁止屏蔽的功能；
3)插件设置：调用插件的设置统一接口，提供给用户对插件的功能、显示效果、参数调整的设置接口；
4)插件列表输出：提供当前加载插件的实例化对象的列表，用于显示绘制、插件交互等功能实现。
(3)插件实现
本实施例中，基于统一插件接口及方法，实现了卫星轨道仿真插件、遥感影像显示插件、多种格式地理数据文件解析插件等扩展功能。
此外，本发明还提供一种二/三维地理空间显示系统，包括：
处理器；以及
被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行以下操作：
通过插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件；
通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
通过图层绘制管理单元加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
此外，本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得所述电子设备执行以下操作：
通过插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件；
通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
通过图层绘制管理单元加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
相对于现有技术，本发明图像检索系统、计算机可读存储介质与上述图像检索方法的有益效果相同，在此不再赘述。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二/三维地理空间显示方法，其特征在于，所述显示方法包括：
通过插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件；
通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
通过图层绘制管理单元加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
2.根据权利要求1所述的二/三维地理空间显示方法，其特征在于，所述显示方法还包括：
接收用户的输入信息；
根据所述输入信息进行地理场景漫游、二/三维切换、地物地标交互；
触发瓦片的加载和/或图层绘制更新。
3.根据权利要求1所述的二/三维地理空间显示方法，其特征在于，所述地图主题为可定制的XML配置文件，用于描述不同的地图显示模式、展现特性、地理数据及瓦片配置定制加载；
所述通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据，具体包括：
遍历加载地图主题；
根据加载的地图主题，加载地理数据，所述地理数据包括与国界、海岸线、城市中至少一者相关的数据信息；
加载地理数据并组织为多个可绘制图层；
接收用户的控制指定，所述控制指令为用户指定的地图主题、地理场景需求；
根据用户指定的地图主题调取对应的地图主题，并根据调取的地图主题的瓦片配置，初始化地图瓦片缓冲区和下载接口；
根据地理场景需要，加载相应区域、相应缩放级别的瓦片数据。
4.根据权利要求1所述的二/三维地理空间显示方法，其特征在于，所述显示方法还包括：
在瓦片数据加载前，采取瓦片的本地降级处理，用于地理空间的即时显示。
5.根据权利要求1所述的二/三维地理空间显示方法，其特征在于，所述扩展插件包括显示绘制类、处理解析类、定位服务类中至少一者。
6.根据权利要求1所述的二/三维地理空间显示方法，其特征在于，所述根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，具体包括以下任意一者：
通过二维平面绘制模块进行地球地理坐标的二维平面投影转换，各个可绘制图层、插件在二维平面场景中绘制；
通过二维墨卡托绘制模块进行地球地理坐标到二维墨卡托投影转换，各个可绘制图层、插件在二维墨卡托场景中绘制；
通过三维绘制模块进行地球地理坐标到计算机屏幕坐标投影转换，各个可绘制图层、插件在三维场景中绘制。
7.根据权利要求1所述的二/三维地理空间显示方法，其特征在于，所述显示方法还包括：
建立全球基础地理数据多层瓦片机制的全球像素坐标系统，用统一编码的整数坐标。
8.一种二/三维地理空间显示系统，其特征在于，所述显示系统包括：
插件管理单元，用于遍历加载插件库中的扩展插件；
地理数据管理单元，用于加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
图层绘制管理单元，用于加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
9.一种二/三维地理空间显示系统，包括：
处理器；以及
被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行以下操作：
通过插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件；
通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
通过图层绘制管理单元加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被包括多个应用程序的电子设备执行时，使得所述电子设备执行以下操作：
通过插件管理单元遍历加载插件库中的扩展插件；
通过地理数据管理单元加载地图主题，根据地图主题，加载对应的地理数据及瓦片数据；
通过图层绘制管理单元加载地理数据为地理图层，并根据绘制要求调取对应扩展插件的管理接口以绘制图层，并在对应的二维或三维空间中显示，所述绘制要求为二维绘制或三维绘制。
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