CN113066149B - 一种地图数据处理方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种地图数据处理方法、装置、设备及存储介质。该方法包括：在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一和第二端点坐标，确定道路线段的长短轴方向和步长；控制道路线段的第一端点，逼近第二端点，以得到与道路线段相交的目标方格；确定道路线段与目标方格的交点，用于将道路线段的2D数据整合到DTM模型中；确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围；将新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上；根据屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。实现将2D背景面数据以及精确的道路数据添加至DTM模型中，提高获取道路线段高度的精确度、增强地图显示的效果以及节省内存的效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及数据处理技术，尤其涉及一种地图数据处理方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在当前地理信息系统中的核心数据，例如电子地图上的点、线(道路、河流等)、面(绿地、水系等)数据以2D数据为主。
数字地面模型(Digital Terrain Model，DTM模型)对地球表面建模并存储高度信息，但是缺少地图区域的背景面数据和精确的道路数据，因此需要通过2D电子地图与DTM模型的整合，在DTM模型中引入精确的道路数据和背景面数据。
由于数据收集方式的不同，2D电子地图中轨迹点只有x和y坐标数据，而没有高程数据z，无法与DTM模型数据直接进行整合。因此在将2D电子地图数据和DTM模型数据整合过程中，需要确定2D电子地图中道路线段以及背景面的高度。高度越精确，道路线段与DTM模型中地形贴合度越高，使道路线段能够沿着DTM模型中地形变化。并且在现有技术中，DTM模型中的纹理图往往与地图区域对应，由于纹理图尺寸固定，造成一旦地图放大就会出现模糊现象，显示效果不好。虽然加大纹理图尺寸可缓解模糊情况，但是会造成内存使用量上升，内存消耗过大。
发明内容
本发明实施例提供一种地图数据处理方法、装置、设备及存储介质，以实现将2D背景面数据以及精确的道路数据添加至DTM模型中，提高获取道路线段高度的精确度、增强地图显示的效果以及节省内存的效果。
第一方面，本发明实施例提供了一种地图数据处理方法，该方法包括：
在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长；
控制所述道路线段的第一端点，在长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格；
确定所述道路线段与所述目标方格的交点，用于将所述道路线段的2D数据整合到所述DTM模型中；
根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量；
根据所述视台体上下开角增量和原视台视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围；
将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上；
根据所述屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。
第二方面，本发明实施例还提供了一种地图数据处理装置，该装置包括：
道路线段确定模块，用于在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长；
目标方格获取模块，用于控制所述道路线段的第一端点，在所述长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在所述短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格；
交点确定模块，用于确定所述道路线段与所述目标方格的交点，用于将所述道路线段的2D数据整合到所述DTM模型中；
开角增量确定模块，用于根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量；
新视线范围获取模块，用于根据所述视台体上下开角增量和原视台体视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围；
数据绘制模块，用于将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上；
DTM模型构建模块，用于根据所述屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。
第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，该设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上所述的地图数据处理方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的地图数据处理方法。
本发明实施例通过在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长；控制所述道路线段的第一端点，在长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格；确定所述道路线段与所述目标方格的交点，用于将所述道路线段的2D数据整合到所述DTM模型中；根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量；根据所述视台体上下开角增量和原视台视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围；将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上；根据所述屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。解决由于数据收集方式的不同，2D数据缺乏高度信息，无法与DTM模型数据直接进行整合的问题，实现将2D背景面数据以及精确的道路数据添加至DTM模型中，提高获取道路线段高度的精确度、增强地图显示的效果以及节省内存的效果。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种地图数据处理方法的流程图；
图2为本发明实施例一提供的一种道路线段与方格关系的示意图；
图3为本发明实施例一提供的一种视台体的二维示意图；
图4为本发明实施例一提供的一种视台体的三维示意图；
图5为本发明实施例二提供的一种地图数据处理方法的流程图；
图6为本发明实施例二提供的一种DTM模型中方格的示意图；
图7为本发明实施例三提供的一种地图数据处理方法的流程图；
图8为本发明实施例三提供的一种确定道路端点辅助点的示意图；
图9为本发明实施例四提供的一种地图数据处理装置的结构示意图；
图10为本发明实施例五提供的一种设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的一种地图数据处理方法的流程图，本实施例可适用于将2D矢量数据整合到DTM模型中的情况，该方法可以由本发明实施例所提供的地图数据处理装置来执行，该装置可以由软件和/或硬件的方式实现。参见图1，本实施例提供的地图数据处理方法，包括：
步骤110、在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长。
其中，第一端点和第二端点为道路线段两端的端点，连接第一端点和第二端点构成道路线段，多条道路线段组成道路整体。长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长，用于使得第一端点在DTM模型中逼近第二端点。
本实施例中，可选的，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长，包括：
根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，分别确定所述道路线段在横轴方向和纵轴方向上所跨方格数量；
将所跨方格数量多的轴方向作为所述长轴方向，另一轴方向作为所述短轴方向，且将所述道路线段在所述长轴方向上投影作为长轴长度，所述道路线段在所述短轴方向上投影作为短轴长度；
将DTM模型中方格尺寸作为所述长轴步长；
将所述短轴长度和所述长轴长度之间的比例值，与所述方格尺寸之积，作为所述短轴步长。
其中，根据第一端点和第二端点横坐标，确定道路线段在横轴方向上所跨方格数量；根据第一端点和第二端点纵坐标，确定道路线段在纵轴方向上所跨方格数量。将所跨方格数量多的轴方向作为长轴方向，另一轴方向作为所述短轴方向，即若横轴方向上所跨方格数量大于纵轴方向上所跨方格数量，则横轴为方向长轴方向，纵轴方向为短轴方向。
其中长轴步长取值为方格尺寸cellsize，短轴步长取值为(dminor/dmajor)*cellsize，其中dminor为短轴长度、dmajor为长轴长度。
图2为本发明实施例一提供的一种道路线段与方格关系的示意图。
如图2所示，以折线段NOPQ中的线段NO为例，N为第一端点，O为第二端点，NO在横轴上跨的方格数量为3，在纵轴上跨的方格数量为2，则将横轴作为长轴，纵轴作为短轴。此时将道路线段在横轴方向上投影作为长轴长度；将道路线段在纵轴方向上投影作为短轴长度。
若DTM模型中方格尺寸为1，长轴长度为2，短轴长度为1，则此时长轴步长为1，短轴步长为(1/2)*1＝0.5。这样设置的好处在于，提高第一端点逼近第二端点的方向和步长获取的精确度，从而确定道路线段相交的目标方格，使2D电子地图数据和DTM模型数据整合过程中，道路线段能够沿着DTM模型中地形变化。
在本实施中，可选的，所述确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长之前，还包括：
在所述DTM模型中，将相邻两个方格的中心点连线的中点作为新采样点，且将相邻两个方格的中心点高度均值作为所述新采样点的高度值；
采用所述新采样点，将每个所述方格划分为四个方格；
针对划分得到的每一方格，采用该方格的对角线将该方格划分为两个三角形网格。
其中，方格由将DTM模型覆盖区划分而成，每个方格的大小相同。例如DTM模型数据原本为32*32的方格数据，每个方格的中心点坐标已知；将相邻两个方格的中心点连线的中点作为新采样点，因此加上原本的中心点，共得到64*64个采样点。若相邻两个方格的中心点对应的高度为10m和20m，则新采样点对应的高度为15m。
每四个采样点构成一个正方形，将每个方格划分为四个方格，得到64*64的方格数据。再针对划分得到的每一方格，采用该方格的对角线将该方格划分为两个三角形网格。这样设置的好处在于，将数据划分为规则三角形网格，便于后续对数据统一进行处理，提高地图数据处理的效率。
步骤120、控制所述道路线段的第一端点，在长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格。
其中，以道路线段的第一端点为起点，在所述长轴方向上以长轴步长，短轴方向上以短轴步长，逼近道路线段的第二端点，以获取与道路线段相交的目标方格。
本实施例中，可选的，控制所述道路线段的第一端点，在所述长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在所述短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格，包括：
确定第i个目标方格的左侧边界坐标值Xi为
确定第i个目标方格的右侧边界坐标值Xi＇为
确定第i个目标方格的下侧边界坐标值Yi为
确定第i个目标方格的上侧边界坐标值Yi＇为
根据目标方格的左侧边界坐标、右侧边界坐标、下侧边界坐标和上侧边界坐标，以得到与所述道路线段相交的目标方格；
其中，i为正整数；Nx和Ny分别为第一端点的横轴坐标和纵轴坐标，cellsize为所述方格尺寸；在所述长轴方向上，步长为所述长轴步长cellsize；在所述短轴方向上，步长为所述短轴步长cellsize*k，k为所述短轴长度和所述长轴长度之间的比例值。
例如，第一端点的坐标为(0.5,2.5)，方格尺寸为1，短轴长度为1，长轴长度为2，则k为0.5。x轴方向为长轴方向，y轴方向为短轴方向。此时第二个目标方格的左侧边界坐标X2向下取整为其中步长为长轴步长cellsize；同理，第二个目标方格的右侧边界坐标X2’为/>第二个目标方格的下侧边界坐标Y2’为/> 其中，步长为短轴步长cellsize*k；同理，第二个目标方格的上侧边界坐标Y2’为/>
根据第二个目标方格的左侧边界坐标、右侧边界坐标、下侧边界坐标和上侧边界坐标，得到第二目标方格；同理可得所有与道路线段相交的目标方格。这样设置的好处在于，提高道路线段相交的目标方格获取的精确度，使2D电子地图数据和DTM模型数据整合过程中，道路线段能够沿着DTM模型中地形变化。
步骤130、确定所述道路线段与所述目标方格的交点，用于将所述道路线段的2D数据整合到所述DTM模型中。
其中，确定道路线段与所有目标方格的交点后，即获得了道路线段在DTM模型中的所有关联点。在DTM模型中，依次将所有交点进行连接，获得具有高度的道路数据，从而将道路线段的2D矢量数据整合到DTM模型中。
在本实施例中，可选的，确定所述道路线段与所述相交目标方格的交点，包括：
确定所述道路线段，与每一所述目标方格之间的第一类交点；
确定所述道路线段，与该所述目标方格中对角线之间的第二类交点。
其中，确定道路线段与目标方格的第一类交点，可以采用Cohen–Sutherland裁剪算法，本实施例对此不作限制。以目标方格为中心建立九宫格，九宫格中每个区域对应一个编码；根据道路线段端点所在区域的编码判断道路线段与九宫格中心方格的位置关系，当道路线段为经过九宫格中心方格的线段时，以九宫格中心方格对道路线段进行裁剪，以此获取道路线段与当前目标方格的相交的边；再根据相交边的直线方程与道路线段的直线方程，获取交点。对每个目标方格采用同样的方式，确定道路线段与目标方格的所有第一类交点。
道路线段与目标方格中对角线的第二类交点，可以通过道路线段所在直线方程，以及对角线的直线方程进行计算获取；其中，目标方格中对角线可以是三角形网格的斜边。这样设置的好处在于，提高道路线段与目标方格交点获取的精确度，使2D电子地图数据和DTM模型数据整合过程中，道路线段能够沿着DTM模型中地形变化。
步骤140、根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量。
其中，视台体(Viewing Frustum)也为视见体或视椎体，在本发明实施例中统称为视台体。视台体为图像采集设备的视线范围，由6个裁剪面围成，构成视台体的4个侧面称为上面、左面、下面和右面，分别对应屏幕的四个边界，除此之外还包括近平面和远平面。
地形最高点数据和地形最低点数据可以为最高点和最低点的坐标；原视台体下边界为视台体调整观测角度前的下边界；视台视线上下开角为视台体上边界与视线之间的夹角，或者视台体下边界与视线之间的夹角；视台视线上下开角增量为视台体调整观测角度后，夹角的增量。
在本实施例中，可选的，根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量，包括：
根据DTM模型中地形最高点到地形最低点的高度，视点到地形最低点的高度，以及原视台体下边界与地形最低点观测线之间的夹角，确定视台体上下开角增量；
其中，所述地形最低点观测线为由视点到地形最低点水平直线的垂线。
图3为本发明实施例一提供的一种视台体的二维示意图。
如图3所示，AIJKLMN为DTM模型中的一段地形分布，其中K点为视台体视线范围内的地形最高点，L点为视台体视线范围内的地形最低点；原视台体上边界为OE1；点C为最低点L水平高度与视点O的垂直线的交点，点U为最高点K的水平高度与视台体下边界OB1的交点，点W为点U到直线CL的垂足点，点Z为最高点K到直线CL的垂足点；则线段KZ长度为地形最高点到地形最低点的高度Hm，线段CO的长度为视点到地形最低点的高度Hh。
原视台体下边界OB1与地形最低点观测线OC之间的夹角为α，OC与OW之间的夹角为θ，δ为视台体上开角增量或下开角增量(图中未示出)。由于视台体上边界不变，因此视台体上下开角增量为2δ，则θ＝α-2δ。
由上述公式可知，δ＝0.5*arctan{(tan(α)*Hm/(Hh+Hh*tan(α)^2-tan(α)^2*Hm}。这样设置的好处在于，确定视台体上下开角增量，从而提高新视线范围获取的准确性。
步骤150、根据所述视台体上下开角增量和原视台体视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围。
其中，新视台体的新边界位置包括新视台体的新上下左右边界位置，再根据新视台体的近平面和远平面位置，得到新视线范围。
在本实施例中，可选的，根据所述视台体上下开角增量和原视台体视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围，包括：
将所述视台体上下开角增量和原视台体视线上下开角之和，作为新视台体视线上下开角；
根据所述新视台体视线上下开角、所述原视台体视线上下开角和原视台体的原左边界位置和原右边界位置，确定新视台体的新左边界位置和新右边界位置；
根据所述新视台体视线上下开角、近平面高度和远平面高度，确定新视台体的新上边界位置和新下边界位置。
按照上述步骤，根据视台体上下开角增量调整视台体下边界后，如果视台体的左右开角不变，那么左右视线范围会变小，因此需要确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围。
图4为本发明实施例一提供的一种视台体的三维示意图。
如图4所示，其中SJ为新视台体上边界与地面的交线，PN为原视台体上边界与地面交线，E为视点O与PN的交点，视台体近平面与OE相交于A(图中未示出)，视台体近平面与ON相交于D(图中未示出)；
|EN|＝|OE|*tan(∠EON)，同时有∠EON＝arctan(|AD|/|OA|)，
|OA|＝near/cos(β)，其中β为视线上下开角(图中未示出)，near为近平面高度，已知并且保持不变。为了调整后保持上边界在地平面截得的长度保持不变，即EJ＝EN，可得：
{LeftNew*cos(βNew)}/NearNew＝{LeftOld*cos(βOld)}/NearOld；
其中LeftNew为新视台体的新左边界位置；LeftOld原视台体的原左边界位置；βNew为新视线上下开角，βOld为原新视线上下开角。
调整时保持near不变，即NearNew＝NearOld，则有：
LeftNew＝{LeftOld*cos(βOld)}/cos(βNew)；其中βNew＝βOld+δ。
同理可得新视台体的新右边界位置：
RightNew＝{RightOld*cos(βOld)}/cos(βNew)；
新视台体的新上边界位置：TopNew＝near*tan(βNew)；
新视台体的新下边界位置，根据中心对称，可知，BottomNew＝-TopNew。
这样设置的好处在于，准确获得新的视线范围，使得纹理图完全覆盖DTM，从而将对应区域的2D背景面数据添加至DTM模型中。
步骤160、将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上。
其中，屏幕纹理图为用于图像呈现的屏幕对应的纹理图，即一个屏幕只对应一个纹理图。
在本实施例中，可选的，将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上，包括：
从2D矢量地图中，获取所述新视线范围内的背景面数据；
根据2D矢量地图中2D点坐标位置与屏幕坐标位置之间的关联关系，将获取的背景面数据绘制到帧缓冲对象中，以得到屏幕纹理图。
其中，在新视线范围内，获取2D矢量地图中的背景面数据；2D矢量地图中点坐标位置与屏幕中点坐标位置之间的关联关系，由于地图背景面数据中河流、湖泊、道路等的经纬度坐标位置与屏幕坐标位置一一对应，即2D坐标与屏幕坐标对应关系已知。然后将获取的2D矢量地图中的背景面数据绘制到帧缓冲对象(Frame Buffer Object，FBO)中，即获得屏幕纹理图。这样设置的好处在于，获取新视线范围内的所有背景面数据并绘制到屏幕纹理图中，使得纹理图完全覆盖DTM模型，从而将对应区域的2D背景面数据添加至DTM模型中。
步骤170、根据所述屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。
将屏幕纹理图绘制到DTM模型中，即得到包括背景面的DTM模型。
本发明实施例通过在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长；控制所述道路线段的第一端点，在长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格；确定所述道路线段与所述目标方格的交点，用于将所述道路线段的2D数据整合到所述DTM模型中；根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量；根据所述视台体上下开角增量和原视台视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围；将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上；根据所述屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。解决由于数据收集方式的不同，2D数据缺乏高度信息，无法与DTM模型数据直接进行整合的问题，实现将2D背景面数据以及精确的道路数据添加至DTM模型中，提高获取道路线段高度的精确度、增强地图显示的效果以及节省内存的效果。
实施例二
图5为本发明实施例二提供的一种地图数据处理方法的流程图。本技术方案是对构建包括背景面的DTM模型之后的过程进行补充说明的。本发明实施例中的方案可以与上述任意实施例相结合。与上述方案相比，本方案具体优化为，针对包括背景面的DTM模型中每一方格，确定该方格的横轴方向向量和纵轴方向向量；
将该方格的横轴方向向量与纵轴方向向量之间的叉乘结果，作为该方格的法线向量；
根据该方格的法线向量，确定该方格的纹理像素值。
具体的，地图数据处理方法的流程图如图5所示：
步骤510、针对包括背景面的DTM模型中每一方格，确定该方格的横轴方向向量和纵轴方向向量。
其中，方格由DTM模型覆盖区划分而成，每个方格的大小相同。横轴方向向量和纵轴方向向量由方格对应的坐标计算获取。
在本实施例中，可选的，确定该方格的横轴方向向量和纵轴方向向量，包括：
在横轴方向上，将该方格的下一方格到该方格之间的向量，作为该方格的横轴方向向量；
在横轴方向上，将该方格的下一方格到该方格之间的向量，作为该方格的纵轴方向向量。
图6为本发明实施例二提供的一种DTM模型中方格的示意图。
如图6所示，R表示行，C表示列，则R1C1表示第一行第一列的方格，方格中的数值代表方格对应的高度值，坐标为(0，0，5)。
方格R1C2与方格R1C1的高度差为-2，方格R2C1与方格R1C1的高度差为-3，则此时纵轴方向向量v1<R2C1，R1C1>，为(0,1,-3)，横轴方向向量v2<R1C2,R1C1>，为(1，0，-2)。
步骤520、将该方格的横轴方向向量与纵轴方向向量之间的叉乘结果，作为该方格的法线向量。
将横轴方向向量与纵轴方向向量做叉乘运算，获得的结果即为该方格的法线向量。
步骤530、根据该方格的法线向量，确定该方格的纹理像素值。
通过如下公式，rgb＝([xyz+1]/2)*255，确定该方格的纹理像素值；其中，rgb为方格的纹理像素值，xyz为方格的法线向量，且xyz的取值范围为[-1,1]。当获取该方格的法线向量时，则确定了该方格对应的纹理像素值。
需要说明的是，在背景面描画过程中，还可以基于高度信息和颜色的预设映射关系，根据方格处的高度信息获取方格处的颜色，将该颜色作为DTM模型中该方格的基础颜色。如海拔为0米时，对应灰色，海拔高度为500米对应绿色，海拔高度为4000米对应黑色等，本实施例对此不作限制。
然后通过绘制到该地图区域关联的纹理子图上的背景面数据，获取该方格处的背景面颜色，将基础颜色与背景面颜色混合。例如，海拔500米处的背景面数据为海域，则此时海域对应的颜色与海拔对应的颜色进行混合。
再通过该方格处光照所在方向的向量，点乘当前方格处的法线向量，得到该方格处的光照强度值，与混合颜色进行调和，得到该方格处最终的颜色。这样设置的好处在于，通过将颜色进行结合，更形象和客观地描画DTM模型中的背景面数据。
本实施例在上述实施例的基础上，通过方格的法线向量，确定该方格的纹理像素值，更形象和客观地描画DTM模型中的背景面数据。
实施例三
图7为本发明实施例三提供的一种地图数据处理方法的流程图。本技术方案是将道路线段的2D矢量数据整合到DTM模型之后的过程进行补充说明的。本发明实施例中的方案可以与上述任意实施例相结合。与上述方案相比，本方案具体优化为，针对所述道路线段中每一端点，若该端点为相邻两条道路线段之间的折点，则根据所述相邻两条道路线段为该端点确定两个辅助点；
否则，根据该端点所属道路线段为该端点确定四个辅助点；
根据所述道路线段中的端点，以及确定的辅助点，绘制道路面。
具体的，地图数据处理方法的流程图如图7所示：
步骤710、针对所述道路线段中每一端点，若该端点为相邻两条道路线段之间的折点，则根据所述相邻两条道路线段为该端点确定两个辅助点。
其中，当线段端点为连接相邻两条线段的折点时，依据相邻两条道路线段为该端点确定两个辅助点。
在本实施例中，可选的，根据所述相邻两条道路线段为该端点确定两个辅助点，包括：
将所述相邻两条道路线段的角平分线向量，作为第一向量；
将与所述第一向量方向相反的向量，作为第二向量；
根据道路宽度、所述第一向量、所述第二向量和该端点，为该端点确定两个辅助点。
图8为本发明实施例三提供的一种确定道路端点辅助点的示意图。
如图8所示，N点为相邻两条道路线段MN和NP之间的折点，将相邻两条道路线段的角平分线向量w1，作为第一向量，第二向量v1为与第一向量方向相反的向量，第一向量和第二向量的大小可以为实际道路宽度的一半。则以该端点为起始点，根据第一向量的大小和方向，以及第二向量的大小和方向得到的点J和L为该端点的两个辅助点。这样设置的好处在于，在描画具有宽度的道路时，在转折处不产生缺口。
步骤720、否则，根据该端点所属道路线段为该端点确定四个辅助点。
当端点为道路线段的起始点或者终点时，根据该端点所属道路线段为该端点确定四个辅助点。
在本实施例中，可选的，根据该端点所属道路线段为该端点确定四个辅助点，包括：
将沿该道路线段方向，由该端点到该道路线段的另一端点之间的向量，作为第三向量；
确定与所述第三向量垂直的第四向量和第五向量；
将所述第三向量和所述第四向量之和，作为第六向量；
将所述第三向量和所述第五向量之和，作为第七向量；
根据道路宽度、所述第四向量、所述第五向量、所述第六向量和所述第七向量和该端点，为该端点确定四个辅助点。
如图8所示，M点为不与其它道路线段连接的端点，第三向量m1方向为道路方向，大小为道路线段长度。第四向量u1和第五向量w垂直于第三向量，处于同一直线且方向相反，大小可以为道路宽度的一半，从而获取辅助点H点和T点。将第三向量m1和第四向量u1相加，作为第六向量u，从而获取辅助点R点；将第三向量m1和第五向量w相加，作为第七向量v，从而获取辅助点S点。
即以该端点为起始点，根据第四向量的大小和方向、第五向量的大小和方向，第六向量的大小和方向以及第七向量的大小和方向，得到的四个点为该端点的四个辅助点。这样设置的好处在于，获得道路端点处外轮廓的多边形，从而在DTM模型中更精确地描画有宽度的道路。
步骤730、根据所述道路线段中的端点，以及确定的辅助点，绘制道路面。
根据道路线段中的端点，确定的辅助点后，将所有辅助点按照位置进行连接，构成道路面。可以通过画z连接各个点，得到三角剖分后的道路面。
本技术方案在上述实施例的基础上，依据道路端点的种类确定辅助点，通过连接辅助点，从而在DTM模型中更精确地描画有宽度的道路。
实施例四
图9为本发明实施例四提供的一种地图数据处理装置的结构示意图。该装置可以由硬件和/或软件的方式来实现，可执行本发明任意实施例所提供的一种地图数据处理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。如图9所示，该装置包括：
道路线段确定模块910，用于在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长；
目标方格获取模块920，用于控制所述道路线段的第一端点，在所述长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在所述短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格；
交点确定模块930，用于确定所述道路线段与所述目标方格的交点，用于将所述道路线段的2D数据整合到所述DTM模型中；
开角增量确定模块940，用于根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量；
新视线范围获取模块950，用于根据所述视台体上下开角增量和原视台体视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围；
数据绘制模块960，用于将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上；
DTM模型构建模块970，用于根据所述屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。
本实施例所提供的技术方案，通过在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长；控制所述道路线段的第一端点，在长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格；确定所述道路线段与所述目标方格的交点，用于将所述道路线段的2D数据整合到所述DTM模型中；根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量；根据所述视台体上下开角增量和原视台视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围；将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上；根据所述屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。解决由于数据收集方式的不同，2D数据缺乏高度信息，无法与DTM模型数据直接进行整合的问题，实现将2D背景面数据以及精确的道路数据添加至DTM模型中，提高获取道路线段高度的精确度、增强地图显示的效果以及节省内存的效果。
在上述各技术方案的基础上，可选的，所述开角增量确定模块940，包括：
开角增量确定单元，用于根据DTM模型中地形最高点到地形最低点的高度，视点到地形最低点的高度，以及原视台体下边界与地形最低点观测线之间的夹角，确定视台体上下开角增量；
其中，所述地形最低点观测线为由视点到地形最低点水平直线的垂线。
在上述各技术方案的基础上，可选的，所述新视线范围获取模块950，包括：
上下开角确定单元，用于将所述视台体上下开角增量和原视台体视线上下开角之和，作为新视台体视线上下开角；
第一位置确定单元，用于根据所述新视台体视线上下开角、所述原视台体视线上下开角和原视台体的原左边界位置和原右边界位置，确定新视台体的新左边界位置和新右边界位置；
第二位置确定单元，用于根据所述新视台体视线上下开角、近平面高度和远平面高度，确定新视台体的新上边界位置和新下边界位置。
在上述各技术方案的基础上，可选的，所述道路线段确定模块910包括：
方格数量确定单元，用于根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，分别确定所述道路线段在横轴方向和纵轴方向上所跨方格数量；
道路线段确定单元，用于将所跨方格数量多的轴方向作为所述长轴方向，另一轴方向作为所述短轴方向，且将所述道路线段在所述长轴方向上投影作为长轴长度，所述道路线段在所述短轴方向上投影作为短轴长度；
长轴步长确定单元，用于将DTM模型中方格尺寸作为所述长轴步长。
短轴步长确定单元，用于将所述短轴长度和所述长轴长度之间的比例值，与所述方格尺寸之积，作为所述短轴步长。
在上述各技术方案的基础上，可选的，所述目标方格获取模块920，包括：
第一坐标值确定单元，用于确定第i个目标方格的左侧边界坐标值Xi为
第二坐标值确定单元，用于确定第i个目标方格的右侧边界坐标值Xi＇为
第三坐标值确定单元，用于确定第i个目标方格的下侧边界坐标值Yi为
第四坐标值确定单元，用于确定第i个目标方格的上侧边界坐标值Yi＇为
目标方格获取单元，用于根据目标方格的左侧边界坐标、右侧边界坐标、下侧边界坐标和上侧边界坐标，以得到与所述道路线段相交的目标方格。
其中，i为正整数；Nx和Ny分别为第一端点的横轴坐标和纵轴坐标，cellsize为所述方格尺寸；在所述长轴方向上，步长为所述长轴步长cellsize；在所述短轴方向上，步长为所述短轴步长cellsize*k，k为所述短轴长度和所述长轴长度之间的比例值。
在上述各技术方案的基础上，可选的，所述装置还包括：
方向向量确定模块，用于针对包括背景面的DTM模型中每一方格，确定该方格的横轴方向向量和纵轴方向向量。
法线向量获取模块，用于将该方格的横轴方向向量与纵轴方向向量之间的叉乘结果，作为该方格的法线向量。
纹理像素值确定模块，用于根据该方格的法线向量，确定该方格的纹理像素值。
在上述各技术方案的基础上，可选的，所述装置还包括：
第一辅助点确定模块，用于针对所述道路线段中每一端点，若该端点为相邻两条道路线段之间的折点，则根据所述相邻两条道路线段为该端点确定两个辅助点；
第二辅助点确定模块，用于针对所述道路线段中每一端点，若该端点不是相邻两条道路线段之间的折点，根据该端点所属道路线段为该端点确定四个辅助点；
道路面绘制模块，用于根据所述道路线段中的端点，以及确定的辅助点，绘制道路面。
实施例五
图10为本发明实施例五提供的一种设备的结构示意图，如图10所示，该设备包括处理器100、存储器101、输入装置102和输出装置103；设备中处理器100的数量可以是一个或多个，图10中以一个处理器100为例；设备中的处理器100、存储器101、输入装置102和输出装置103可以通过总线或其他方式连接，图10中以通过总线连接为例。
存储器101作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的地图数据处理方法对应的程序指令/模块。处理器100通过运行存储在存储器101中的软件程序、指令以及模块，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理，即实现上述的地图数据处理方法。
存储器101可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端的使用所创建的数据等。此外，存储器101可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非易失性固态存储器件。在一些实例中，存储器101可进一步包括相对于处理器100远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至设备。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
实施例六
本发明实施例六还提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种地图数据处理方法，该方法包括：
在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长；
控制所述道路线段的第一端点，在长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格；
确定所述道路线段与所述目标方格的交点，用于将所述道路线段的2D数据整合到所述DTM模型中；
根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量；
根据所述视台体上下开角增量和原视台视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围；
将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上；
根据所述屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。
当然,本发明实施例所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质,其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作,还可以执行本发明任意实施例所提供的地图数据处理方法中的相关操作。
通过以上关于实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，本发明可借助软件及必需的通用硬件来实现，当然也可以通过硬件实现，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如计算机的软盘、只读存储器(Read-Only Memory,ROM)、随机存取存储器(RandomAccess Memory,RAM)、闪存(FLASH)、硬盘或光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
值得注意的是，上述地图数据处理装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种地图数据处理方法，其特征在于，包括：
在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长；
控制所述道路线段的第一端点，在长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格；
确定所述道路线段与所述目标方格的交点，用于将所述道路线段的2D数据整合到所述DTM模型中；
根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量；
根据所述视台体上下开角增量和原视台体视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围；其中，视台体为视见体或视椎体；
将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上；
根据所述屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量，包括：
根据DTM模型中视点到地形最高点的高度，视点到地形最低点的高度，以及原视台体下边界与地形最低点观测线之间的夹角，确定视台体上下开角增量；
其中，所述地形最低点观测线为由视点到地形最低点水平直线的垂线。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述视台体上下开角增量和原视台体视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围，包括：
将所述视台体上下开角增量和原视台体视线上下开角之和，作为新视台体视线上下开角；
根据所述新视台体视线上下开角、所述原视台体视线上下开角和原视台体的原左边界位置和原右边界位置，确定新视台体的新左边界位置和新右边界位置；
根据所述新视台体视线上下开角、近平面高度和远平面高度，确定新视台体的新上边界位置和新下边界位置。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长，包括：
根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，分别确定所述道路线段在横轴方向和纵轴方向上所跨方格数量；
将所跨方格数量多的轴方向作为所述长轴方向，另一轴方向作为所述短轴方向，且将所述道路线段在所述长轴方向上投影作为长轴长度，所述道路线段在所述短轴方向上投影作为短轴长度；
将DTM模型中方格尺寸作为所述长轴步长；
将所述短轴长度和所述长轴长度之间的比例值，与所述方格尺寸之积，作为所述短轴步长。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，控制所述道路线段的第一端点，在长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格，包括：
确定第i个目标方格的左侧边界坐标值Xi为
确定第i个目标方格的右侧边界坐标值Xi＇为
确定第i个目标方格的下侧边界坐标值Yi为
确定第i个目标方格的上侧边界坐标值Yi＇为
根据目标方格的左侧边界坐标、右侧边界坐标、下侧边界坐标和上侧边界坐标，以得到与所述道路线段相交的目标方格；
其中，i为正整数；Nx和Ny分别为第一端点的横轴坐标和纵轴坐标，cellsize为所述方格尺寸；在所述长轴方向上，步长为所述长轴步长cellsize；在所述短轴方向上，步长为所述短轴步长cellsize*k，k为所述短轴长度和所述长轴长度之间的比例值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
针对包括背景面的DTM模型中每一方格，确定该方格的横轴方向向量和纵轴方向向量；
将该方格的横轴方向向量与纵轴方向向量之间的叉乘结果，作为该方格的法线向量；
根据该方格的法线向量，确定该方格的纹理像素值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
针对所述道路线段中每一端点，若该端点为相邻两条道路线段之间的折点，则根据所述相邻两条道路线段为该端点确定两个辅助点；
否则，根据该端点所属道路线段为该端点确定四个辅助点；
根据所述道路线段中的端点，以及确定的辅助点，绘制道路面。
8.一种地图数据处理装置，其特征在于，包括：
道路线段确定模块，用于在DTM模型中，根据2D矢量地图中道路线段的第一端点坐标和第二端点坐标，确定所述道路线段的长轴方向、短轴方向、长轴步长和短轴步长；
目标方格获取模块，用于控制所述道路线段的第一端点，在所述长轴方向上以所述长轴步长逼近所述道路线段的第二端点，且在所述短轴方向上以所述短轴步长逼近所述第二端点，以得到与所述道路线段相交的目标方格；
交点确定模块，用于确定所述道路线段与所述目标方格的交点，用于将所述道路线段的2D数据整合到所述DTM模型中；
开角增量确定模块，用于根据所述DTM模型中地形最高点数据、地形最低点数据和原视台体下边界，确定视台体上下开角增量；
新视线范围获取模块，用于根据所述视台体上下开角增量和原视台体视线上下开角，确定新视台体的新边界位置，以得到新视线范围；其中，视台体为视见体或视椎体；
数据绘制模块，用于将所述新视线范围内2D矢量地图的背景面数据，绘制到屏幕纹理图上；
DTM模型构建模块，用于根据所述屏幕纹理图，构建包括背景面的DTM模型。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：
一个或多个处理器；
存储装置，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-7中任一所述的地图数据处理方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的地图数据处理方法。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: 110000 No. 861-6, shangshengou village, Hunnan District, Shenyang City, Liaoning Province Applicant after: Shenyang Meihang Technology Co.,Ltd. Address before: 110179 12th and 13th floors of Debao building, No.1 Jinhui street, Hunnan New District, Shenyang City, Liaoning Province Applicant before: SHENYANG MXNAVI Co.,Ltd. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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