CN112115534A - 一种将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，通过获取矢量切片数据内容；根据矢量切片数据内容，提取三维建筑信息；基于三维建筑信息获取三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位，并利用三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位计算出三维建筑高度；计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值；依据多边形轮廓边坐标值，进行多边形轮廓边坐标转换，得到坐标串数据组；存储三维建筑高度和坐标串数据组至shp对象。以此能够获取互联网地图三维建筑的对应的二维矢量面数据，还能提取建筑高度，数据的时效性能达到和互联网地图更新的最新数据一致。
Description
技术领域
本发明涉及互联网技术领域，尤其涉及一种将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法。
背景技术
随着GIS大数据的不断发展，针对空间数据的分析和应用越来越广泛，其中针对人口的流动、密度分析，对人口的时空位置分析显得越来越重要，而人口和房屋的结合分析则是重中之重，所以对房屋建筑数据的需求就显得很迫切和重要。
然而针对数据的更新各个传统的GIS数据生产厂商往往没有互联网地图数据更新表现的那么好，其中互联网地图的建筑完整性和覆盖区域更加全面。然而互联网地图由于前端可视化技术的升级，不再将传统的矢量建筑面坐标传递给前端引擎，而是使用三维模型要素信息直接传递的前端进行渲染，这样一来，如果能把互联网地图中的三维建筑模型信息转换成传统的二维矢量建筑面就是我们面临的新问题。
针对上述问题，目前有一些提取互联网矢量切片的方法，但都是基于较老的互联网地图服务接口获取的明文数据，里面没有高度信息，并且数据更新也达不到新的接口数据的质量；目前还没有一个较为妥善的针对新接口数据解析算法能将互联网地图中的三维建筑信息转换成二维建筑带高度属性的数据。因此提供一种可以将互联网地图的三维建筑模型信息转换成带高度属性的二维建筑矢量面的方法是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够将互联网地图中的三维建筑模型数据转换成传统的二维建筑面，并将高度值以要素属性字段的形式记录下来的将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法。
为实现上述目的，本发明采用的一种将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，包括如下步骤：
获取矢量切片数据内容；
根据矢量切片数据内容，提取三维建筑信息；
基于三维建筑信息获取三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位，并利用三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位计算出三维建筑高度；
计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值；
依据多边形轮廓边坐标值，进行多边形轮廓边坐标转换，得到坐标串数据组；
存储三维建筑高度和坐标串数据组至shp对象。
其中，在获取矢量切片数据内容的步骤前：基于网络请求，依据目标切片层级和行列号获取单个矢量切片数据。
其中，在提取三维建筑信息的步骤中：所述三维建筑信息包括index数组和vertex数组两个要素，其中所述index数组表示三维建筑模型顶点的索引数组，所述vertex数组表示三维建筑模型的三维顶点坐标数组。
其中，在计算出三维建筑高度的步骤中：获取所述index数组中的最大值，则对应得到的最大值表示三维建筑顶点个数。
其中，在计算出三维建筑高度的步骤中：获取所述vertex数组的长度，计算出单个顶点存储坐标的长度。
其中，在计算出三维建筑高度的步骤中：每个所述三维建筑模型由若干个三角面片组合而成。
其中，在计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值的步骤中：计算所述三维建筑模型中三角面片集合的二维投影三角网格；
将所有的三角面片的三个边进行比较，若边没有公用，则说明是多边形外部的边，进行保留，反之则舍弃，获得hullEdges数组。
其中，在计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值的步骤中：待获得所述hullEdges数组后，新建用于存储多边形顶点索引的regionPointIndexs数组，并对所述hullEdges数组进行有向排序，找第一个所述hullEdge数组的起点索引作为起点索引，存入所述regionPointIndexs数组中，使终点索引为目标进行检索，检索到所述hullEdges数组的一个相同的顶点索引值，作为第二个索引存入所述regionPointIndexs数组中，获得一个所述regionPointIndexs数组，然后用索引找到所述vertex数组中对应的坐标值。
本发明的有益效果体现在：通过获取矢量切片数据内容；根据矢量切片数据内容，提取三维建筑信息；基于三维建筑信息获取三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位，并利用三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位计算出三维建筑高度；计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值；依据多边形轮廓边坐标值，进行多边形轮廓边坐标转换，得到坐标串数据组；存储三维建筑高度和坐标串数据组至shp对象。以此能够获取互联网地图三维建筑的对应的二维矢量面数据，还能提取建筑高度，数据的时效性能达到和互联网地图更新的最新数据一致。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法的步骤流程图。
图2是本发明的将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法的步骤原理图。
图3是本发明的七个数组元素代表1个坐标点的结构框图。
图4是本发明的若干个三角面片组合而成的三维建筑模型的结构框图。
图5是本发明的建筑三角面集合进行二维投影三角网转换的示意图。
图6是本发明的提取多边形外边轮廓的示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参阅图1至图6，本发明提供了一种将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，包括如下步骤：
S1：获取矢量切片数据内容；
S2：根据矢量切片数据内容，提取三维建筑信息；
S3：基于三维建筑信息获取三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位，并利用三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位计算出三维建筑高度；
S4：计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值；
S5：依据多边形轮廓边坐标值，进行多边形轮廓边坐标转换，得到坐标串数据组；
S6：存储三维建筑高度和坐标串数据组至shp对象。
在获取矢量切片数据内容的步骤前：
基于网络请求，依据目标切片层级和行列号获取单个矢量切片数据。
在提取三维建筑信息的步骤中：
所述三维建筑信息包括index数组和vertex数组两个要素，其中所述index数组表示三维建筑模型顶点的索引数组，所述vertex数组表示三维建筑模型的三维顶点坐标数组。
在计算出三维建筑高度的步骤中：
获取所述index数组中的最大值，则对应得到的最大值表示三维建筑顶点个数。
在计算出三维建筑高度的步骤中：
获取所述vertex数组的长度，计算出单个顶点存储坐标的长度。
在计算出三维建筑高度的步骤中：
每个所述三维建筑模型由若干个三角面片组合而成。
在计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值的步骤中：
计算所述三维建筑模型中三角面片集合的二维投影三角网格；
将所有的三角面片的三个边进行比较，若边没有公用，则说明是多边形外部的边，进行保留，反之则舍弃，获得hullEdges数组。
在计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值的步骤中：
待获得所述hullEdges数组后，新建用于存储多边形顶点索引的regionPointIndexs数组，并对所述hullEdges数组进行有向排序，找第一个所述hullEdge数组的起点索引作为起点索引，存入所述regionPointIndexs数组中，使终点索引为目标进行检索，检索到所述hullEdges数组的一个相同的顶点索引值，作为第二个索引存入所述regionPointIndexs数组中，获得一个所述regionPointIndexs数组，然后用索引找到所述vertex数组中对应的坐标值。
在计算出三维建筑高度的步骤中：
获取所述vertex数组的长度，计算出单个顶点存储坐标的长度的具体计算方式为：利用得到的所述vertex数组的长度除以所述三维建筑模型顶点个数；
其中所述三维建筑模型单个顶点的长度占用了所述vertex数组的七个数组长度。
在计算出三维建筑高度的步骤中：
每个所述三角面片由三个点组成，其中所述index数组为有序的长度是3的倍数的数组。
在计算出三维建筑高度的步骤中：
所述三维建筑模型的一个顶点坐标由7个数组元素组成，7个数组元素中的前3个元素分别代表顶点坐标中的x，y，z值。
在本实施方式中，在获取矢量切片数据内容的步骤前，基于网络请求，依据目标切片层级和行列号(web地图数据展示都是以瓦片的形式存储的数据，单个层级行列号数据对应一个瓦片内容，如12-386-196就代表12级386行196列的瓦片)，从而获取单个矢量切片数据即arravBuffer数据，之后获取矢量切片数据内容，即arravBuffer做数据解析，解析互联网地图中矢量瓦片要素；
之后根据矢量切片数据内容，提取三维建筑信息，其中提取3D建筑要素信息如下，其中包含两个要素，一个是所述index数组，一个是所述vertex数组，其中所述index数组表示模型顶点的索引数组，所述vertex数组表示模型的三维顶点坐标数组；
然后基于三维建筑信息获取三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位，并利用三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位计算出三维建筑高度；其中获取出所述index数组的最大值，最大值则表示顶点个数vcount；获取所述vertex数组的长度，利用得到的所述vertex数组的长度除以所述三维建筑模型顶点个数，计算出单个顶点存储坐标的长度，经过计算，发现所述三维建筑模型单个顶点的长度占用了所述vertex数组的七个数组长度。另外由于所述三维建筑模型的最小单位是三角面片，所以每个所述三维建筑模型由若干个三角面片组合而成；由于一个三角面片包含3个点组成，所以可以分析出所述index数组为有序的长度是3的倍数的数组；
在计算出三维建筑高度H的步骤中分析发现一个顶点坐标由7个数组元素组成，7个数组元素中的前3个元素分别代表顶点坐标中的x，y，z值。所以遍历0…i…vcount-1；取vertex的i*7+2位置的元素进行大小比较，求出最大值即为高度H，如下公式：
在计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值的步骤中，计算建筑三角面片集合的二维投影三角网格，三角网格triangle，每一个triangle元素的由3个顶点索引为[index[i]，index[i+1]，index[i+2]]；将所有三角面片的三个边都进行比较，如果边没有公用，则说明是多边形外部的边，保留下来，否则就舍弃，获得hullEdges数组，待获得所述hullEdges数组后，新建用于存储多边形顶点索引的regionPointIndexs数组，并对所述hullEdges数组进行有向排序，找第一个所述hullEdge数组的起点索引作为起点索引，存入所述regionPointIndexs数组中，使终点索引为目标进行检索，检索到所述hullEdges数组的一个相同的顶点索引值，作为第二个索引存入所述regionPointIndexs数组中，获得一个所述regionPointIndexs数组，然后用索引找到所述vertex数组中对应的坐标值，存储在points数组中如：[x1,y1,x2,y2,x2,y3,…xn,yn]。
依据多边形轮廓边坐标值，进行多边形轮廓边坐标转换，得到坐标串数据组的步骤中，根据对互联网地图矢量切片的分析，发现矢量切片的存储是按照像素坐标的方式存储，且瓦片大小为1024像素，互联网地图的地图分辨率resolution＝Math.Pow(2,18-zoom)；其中zoom代表切片所处的地图层级；单个坐标点的计算为：coordx＝(row*256+x/4)*resolution；coordy＝(col*256+y/4)*resolution；其中row，col为当前矢量瓦片的行列号；计算出来的coordx，coordy则为地图的平面坐标，然后再由平面坐标转经纬度坐标算法，对坐标进行转换得到坐标串数据组[{lon:lon1,lat:lat1},{lon:lon2,lat:lat2},..,{lon:lonn,lat:latn}]；
然后将坐标存储到shp对象中，并把计算出三维建筑高度H存储到shp属性字段中即可。
综上所述：目前互联网地图新的接口数据中建筑数据都是三维要素的信息数据，现有技术只能对二维数据进行解析，无法针对三维要素信息对建筑二维轮廓信息进行提取，相比之下，本发明获取的数据质量最好，并且还可以提取出建筑高度属性，能够将互联网地图中的三维建筑模型数据转换成传统的二维建筑面，并将高度值以要素属性字段的形式记录下来，即不仅能够获取互联网地图三维建筑的对应的二维矢量面数据，还能提取建筑高度，数据的时效性能达到和互联网地图更新的最新数据一致。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取矢量切片数据内容；
根据矢量切片数据内容，提取三维建筑信息；
基于三维建筑信息获取三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位，并利用三维建筑顶点个数及三维建筑顶点坐标元素位计算出三维建筑高度；
计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值；
依据多边形轮廓边坐标值，进行多边形轮廓边坐标转换，得到坐标串数据组；
存储三维建筑高度和坐标串数据组至shp对象。
2.如权利要求1所述的将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，其特征在于，在获取矢量切片数据内容的步骤前：
基于网络请求，依据目标切片层级和行列号获取单个矢量切片数据。
3.如权利要求1所述的将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，其特征在于，在提取三维建筑信息的步骤中：
所述三维建筑信息包括index数组和vertex数组两个要素，其中所述index数组表示三维建筑模型顶点的索引数组，所述vertex数组表示三维建筑模型的三维顶点坐标数组。
4.如权利要求3所述的将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，其特征在于，在计算出三维建筑高度的步骤中：
获取所述index数组中的最大值，则对应得到的最大值表示三维建筑顶点个数。
5.如权利要求4所述的将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，其特征在于，在计算出三维建筑高度的步骤中：
获取所述vertex数组的长度，计算出单个顶点存储坐标的长度。
6.如权利要求3所述的将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，其特征在于，在计算出三维建筑高度的步骤中：
每个所述三维建筑模型由若干个三角面片组合而成。
7.如权利要求6所述的将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，其特征在于，在计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值的步骤中：
计算所述三维建筑模型中三角面片集合的二维投影三角网格；
将所有的三角面片的三个边进行比较，若边没有公用，则说明是多边形外部的边，进行保留，反之则舍弃，获得hullEdges数组。
8.如权利要求7所述的将三维房屋模型转换带高度属性的二维矢量面的方法，其特征在于，在计算三维建筑中多边形轮廓边，并提取多边形轮廓边坐标值的步骤中：
待获得所述hullEdges数组后，新建用于存储多边形顶点索引的regionPointIndexs数组，并对所述hullEdges数组进行有向排序，找第一个所述hullEdge数组的起点索引作为起点索引，存入所述regionPointIndexs数组中，使终点索引为目标进行检索，检索到所述hullEdges数组的一个相同的顶点索引值，作为第二个索引存入所述regionPointIndexs数组中，获得一个所述regionPointIndexs数组，然后用索引找到所述vertex数组中对应的坐标值。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20201222 |
|
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |