CN112598793B

CN112598793B - 三维地图瓦片矢栅一体化系统和方法

Info

Publication number: CN112598793B
Application number: CN202011639487.XA
Authority: CN
Inventors: 陈景; 徐鑫朋; 刘爱龙; 姚霄飞; 孙哲; 江浩; 成鹏; 汪光敏; 姜婷婷; 张文雅; 郑梦怡
Original assignee: CETC 32 Research Institute
Current assignee: CETC 32 Research Institute
Priority date: 2020-12-31
Filing date: 2020-12-31
Publication date: 2023-02-17
Anticipated expiration: 2040-12-31
Also published as: CN112598793A

Abstract

本发明提供了一种三维地图瓦片矢栅一体化系统和方法，包括：地图数据接入模块：对地图图层和图层内原始数据资源进行管理，将数据置入地图金字塔模型，还原真实的三维场景；地图数据处理模块：对地图各层级数据按预设切割规则进行网格切片处理，对已有的三维模型数据进行划分；地图数据输出模块：对瓦片数据进行编码输出；地图数据渲染模块：负责前端的地图瓦片解码显示，对输入的数据进行正确性校验、渲染样式合并和自定义地图绘制。本发明兼具栅格瓦片和矢量瓦片的特点，缩放时不易失真，可以自由配置显示样式形成丰富的配色。

Description

三维地图瓦片矢栅一体化系统和方法

技术领域

本发明涉及信息系统软件技术领域，具体地，涉及一种三维地图瓦片矢栅一体化系统和方法。

背景技术

基于三维场景的电子地图应用，面临比传统地理数据结构复杂、多尺度、数据量大、交互性强的特点，三维地图数据可视化更多是向空间、建模形式的表达，需要更直观的还原出所要展示的真实场景，因此对于三维数据的描述，空间的交互关系显得尤为重要。需要一种兼具栅格瓦片和矢量瓦片优点的数据模型，为三维地图可视化提供地图瓦片服务支持。

专利文献CN111274337A(申请号：CN201911402257.9)公开了一种基于实景三维的二三维一体化GIS系统，包括数据层、服务层和应用层，数据层包括数据采集模块、数据处理模块以及数据存储模块，数据采集模块包括无人机倾斜影像、数字线划图、三维模型、地形数据、高分数据、属性数据以及业务数据，服务层包括地图渲染模块以及地图服务发布模块，应用层包括二三维空间量测模块、二三维一体化展示模块、POI搜索模块、通视分析模块、动态可视域分析模块、二三维地图标绘模块、二三维路径规划模块、二三维轨迹数据分析模块以及二三维模型实时监控模块。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种三维地图瓦片矢栅一体化系统和方法。

根据本发明提供的三维地图瓦片矢栅一体化系统，包括：

地图数据接入模块：对地图图层和图层内原始数据资源进行管理，将数据置入地图金字塔模型，还原真实的三维场景；

地图数据处理模块：对地图各层级数据按预设切割规则进行网格切片处理，对已有的三维模型数据进行划分；

地图数据输出模块：对瓦片数据进行编码输出；

地图数据渲染模块：负责前端的地图瓦片解码显示，对输入的数据进行正确性校验、渲染样式合并和自定义地图绘制。

优选的，还原的三维场景包括各层级路网数据、地形的高度坡度、建筑贴图和建筑外墙、窗体、装饰物的材质；

根据资源数据的特性划分不同的图层，并记录建筑与建筑之间、建筑与地表之间的位置关系。

优选的，将路网模型作为整个场景的框架，将需要渲染的建筑模型和场地模型分别合并进路网模型中，当模型单元数据大于预设阈值时进行拆分，把地图分割为瓦片。

优选的，输出的瓦片包括栅格数据、矢量数据和自定义渲染样式，所有数据打包成二进制数据形式；

对使用矢量数据描述的地图元素，按照给定的矢量二进制瓦片数据格式标准进行编码；

对静态数据进行压缩处理并且包含在资源中，提供唯一资源编码；

对栅格数据进行预渲染并生成图片格式数据；

在不同的图层上按不同的特征提供渲染样式。

优选的，绘制过程包括：对面进行合并，根据给定的地图样式描述文件渲染为地图要素并输入到可视化图层，对三维建筑图层，在渲染层按照渲染的顺序将瓦片的所有层组合在一起。

根据本发明提供的三维地图瓦片矢栅一体化方法，包括：

地图数据接入步骤：对地图图层和图层内原始数据资源进行管理，将数据置入地图金字塔模型，还原真实的三维场景；

地图数据处理步骤：对地图各层级数据按预设切割规则进行网格切片处理，对已有的三维模型数据进行划分；

地图数据输出步骤：对瓦片数据进行编码输出；

地图数据渲染步骤：负责前端的地图瓦片解码显示，对输入的数据进行正确性校验、渲染样式合并和自定义地图绘制。

对栅格数据进行预渲染并生成图片格式数据；

在不同的图层上按不同的特征提供渲染样式。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明兼具栅格瓦片和矢量瓦片的特点，缩放时不易失真，可以自由配置显示样式形成丰富的配色；

2、本发明的地图瓦片中部分数据经过服务端预渲染处理，具有较高的显示效率；

3、本发明的地图瓦片经过压缩后数据量较小，有较高的网络传输效率，数据保密性强。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为地图瓦片元数据模型图；

图2为地图矢量要素数据格式图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1：

根据本发明提供的三维地图瓦片矢栅一体化系统，包括如下模块：

1)地图数据接入模块

用于地图图层和图层内原始数据资源管理，将数据置入地图金字塔模型，尽量还原真实的三维场景，包括各层级路网数据，地形的高度、坡度，每一栋建筑的细致贴图，建筑外墙、窗体、装饰物的材质等。

根据资源数据的特性划分不同的图层，记录建筑与建筑之间、建筑与地表之间的位置关系，等待进一步处理。

2)地图数据处理模块

用于对地图各层级数据按约定的切割规则进行网格切片处理，对已有的大面积三维模型数据进行划分。

以路网模型作为整个场景的框架，然后将需要渲染的建筑模型和场地模型分别合并进路网场景中，如果某个模型单元数据过多，还要将其再拆分。最后把地图分割为瓦片。

3)地图数据输出模块

负责对瓦片数据进行编码输出，输出的瓦片包括栅格数据、矢量数据和自定义渲染样式。所有数据打包成二进制数据形式。

对使用矢量数据描述的地图元素，例如点、线、面以及文本等信息，按照给定的矢量二进制瓦片数据格式标准进行编码。

对静态数据进行压缩处理并且包含在资源中，提供一个唯一的资源编码。

对栅格数据进行预渲染并生成图片格式数据。

在不同的图层上按不同的特征提供渲染样式，以提供最佳的外观。

4)地图数据渲染模块

负责前端的地图瓦片解码显示，对输入的数据进行正确性校验、渲染样式的合并、自定义地图绘制等。

绘制过程包括对某些面进行合并，包括路面，水面等；根据给定的地图样式描述文件渲染为地图要素并输入到可视化图层；对于三维建筑等图层，还需要在渲染层进行进一步的处理。最后按照渲染的顺序将瓦片的所有层组合在一起。

实施例2：

如图1，本发明定义了地图瓦片元数据格式，这种格式应用于客户端或服务端高效地图渲染，瓦片元数据由一组命名的图层嵌套构成，每个图层包含其它图层以及地图要素等元数据信息，每块地图瓦片应该至少包含一个图层，每个图层应该至少包含一个要素或子图层，图层必须包含一个名字字段，图层必须包含一个范围字段，表示图层内资源的位置、大小和高度，图层内要素资源仅描述其数据类型和数据索引。

例如：

{

Name:root

Region:{…}

Layer:[

{

Name:road

Region:{…}

Feature:{id:0,type:v,pos:10368}

}

{

Name:building

Region:{…}

Feature:{id:1,type:b,pos:20351}

Layer:[{…}]

}

]

}

实施例3：

如图2，本发明定义了一种节省存储空间的瓦片内地图要素数据编码格式，这种格式应用于矢量数据打包，每个要素必须包含一个tags字段，描述该段要素类型(包括点、线、面、文本)，每个要素必须包含一个length字段，描述该段要素长度，每个要素必须包含一个code字段，描述该段要素属性码(属性码描述在地图样式表中定义)，每个要素包含一个content字段，用于存储坐标点数据。

例如：

{

tags:line

length:4

code:24525

content:[

{x0,y0,z0},

{x1,y1,z1},

{x2,y2,z2},

{x3,y3,z3},

]

}

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims

1.一种三维地图瓦片矢栅一体化系统，其特征在于，包括：

地图数据输出模块：对瓦片数据进行编码输出；

地图数据渲染模块：负责前端的地图瓦片解码显示，对输入的数据进行正确性校验、渲染样式合并和自定义地图绘制；

输出的瓦片包括栅格数据、矢量数据和自定义渲染样式，所有数据打包成二进制数据形式；

对栅格数据进行预渲染并生成图片格式数据；

在不同的图层上按不同的特征提供渲染样式；

还原的三维场景包括各层级路网数据、地形的高度坡度、建筑贴图和建筑外墙、窗体、装饰物的材质；

根据资源数据的特性划分不同的图层，并记录建筑与建筑之间、建筑与地表之间的位置关系；

将路网模型作为整个场景的框架，将需要渲染的建筑模型和场地模型分别合并进路网模型中，当模型单元数据大于预设阈值时进行拆分，把地图分割为瓦片。

2.根据权利要求1所述的三维地图瓦片矢栅一体化系统，其特征在于，绘制过程包括：将面进行合并，根据给定的地图样式描述文件渲染为地图要素并输入到可视化图层，对三维建筑图层，在渲染层按照渲染的顺序将瓦片的所有层组合在一起。

3.一种三维地图瓦片矢栅一体化方法，其特征在于，包括：

地图数据输出步骤：对瓦片数据进行编码输出；

地图数据渲染步骤：负责前端的地图瓦片解码显示，对输入的数据进行正确性校验、渲染样式合并和自定义地图绘制；

对栅格数据进行预渲染并生成图片格式数据；

在不同的图层上按不同的特征提供渲染样式；

4.根据权利要求3所述的三维地图瓦片矢栅一体化方法，其特征在于，绘制过程包括：将面进行合并，根据给定的地图样式描述文件渲染为地图要素并输入到可视化图层，对三维建筑图层，在渲染层按照渲染的顺序将瓦片的所有层组合在一起。