CN113495935A - 一种基于不规则三角化网格剖分的地形切片方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于不规则三角化网格剖分的地形切片方法和系统。所述方法包括：接收待切片的地形文件；基于预定的目标投影方式，计算瓦片总量和瓦片索引，创建多个瓦片子任务；并行地执行所述多个瓦片子任务，对所述地形文件进行切分，生成多个三角网瓦片；根据所述瓦片索引生成所述三角网瓦片的元信息。本发明将不规则三角网剖分与地图切片相结合，极大的减少瓦片存储空间和瓦片数据传输的数据量，能支撑更快的地形渲染和更小的渲染内存消耗。

Description

一种基于不规则三角化网格剖分的地形切片方法和系统
技术领域
本发明涉及遥感影像处理技术领域，特别地，涉及一种基于不规则三角化网格剖分的地形切片方法和系统。
背景技术
地形瓦片是一种改善地图浏览用户体验的优化策略，是包含了一系列比例尺、一定地图范围内的地形切片文件。地形瓦片按照金字塔结构，每张瓦片都可通过级别、行列号进行唯一标识。随着数字地球技术的发展，越来越多人通过三维地球的方式来查看地形图，为了让用户能以更快的速度浏览地形，会对全球地形进行四叉树网格切分，传统地形瓦片切分方式使用规则格网的高度图方式。格网(即GRID)DEM在不改变格网大小情况下，难以表达复杂地形的突变现象，在地形平坦的地方，存在大量的数据冗余，导致数据传输带宽要求更高，基于规则格网创建的地形可视化平台渲染时，冗余格网会降低渲染性能和增加内存消耗。而随着地图应用越来越广泛，以更小的数据传输、更精细的地形数据表达来提升用户浏览地图的使用体验是市场对地图应用技术提出的新要求。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，根据本发明的第一方面，提供了一种基于不规则三角化网格剖分的地形切片方法，包括：
接收待切片的地形文件；
基于预定的目标投影方式，计算瓦片总量和瓦片索引，创建多个瓦片子任务；
并行地执行所述多个瓦片子任务，对所述地形文件进行切分，生成多个三角网瓦片；
根据所述瓦片索引生成所述三角网瓦片的元信息。
进一步地，在接收待切片的地形文件之后，判断所述地形文件的投影方式与所述目标投影方式是否一致，如否，则对所述地形文件进行投影转换。
进一步地，每个瓦片子任务对应于一个或多个瓦片索引，所述每个瓦片子任务的内容包括：
根据对应的瓦片索引，获取对应的影像栅格块；
根据不规则三角化网格剖分算法对所述影像栅格块进行处理，生成三角网瓦片。
进一步地，所述根据所述瓦片索引生成所述三角网瓦片的元信息包括：
根据所述瓦片索引，计算所述多个三角网瓦片之间的关联关系；
将所述关联关系与所述三角网瓦片的层级信息、范围信息、投影信息作为所述三角网瓦片的元信息进行存储。
根据本发明的第二方面，提供了一种基于不规则三角化网格剖分的地形切片系统，包括：
接收模块，用于接收待切片的地形文件；
任务创建模块，用于基于预定的目标投影方式，计算瓦片总量和瓦片索引，创建多个瓦片子任务；
瓦片切分模块，用于并行地执行所述多个瓦片子任务，对所述地形文件进行切分，生成多个三角网瓦片；
信息生成模块，用于根据所述瓦片索引生成所述三角网瓦片的元信息。
进一步地，接收模块中还包括投影转换模块，用于在接收待切片的地形文件之后，判断所述地形文件的投影方式与所述目标投影方式是否一致，如否，则对所述地形文件进行投影转换。
进一步地，每个瓦片子任务对应于一个或多个瓦片索引，所述每个瓦片子任务的内容包括：
根据对应的瓦片索引，获取对应的影像栅格块；
根据不规则三角化网格剖分算法对所述影像栅格块进行处理，生成三角网瓦片。
进一步地，所述信息生成模块包括：
瓦片关联模块，用于根据所述瓦片索引，计算所述多个三角网瓦片之间的关联关系；
信息存储模块，用于将所述关联关系与所述三角网瓦片的层级信息、范围信息、投影信息作为所述三角网瓦片的元信息进行存储。
根据本发明的第三方面，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面中所述的方法。
根据本发明的第四方面，提供了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，所述程序被处理器执行时实现如第一方面中所述的方法。
本发明提出的基于不规则三角网的地形切片方法和系统，将不规则三角网剖分与地图切片相结合，在地形平坦的地区采用较稀疏的三角面来表达，在地形复杂的地区增加三角网的密度，保证同等地形精度的情况下，极大的减少瓦片存储空间和瓦片数据传输的数据量，能支撑更快的地形渲染和更小的渲染内存消耗。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明的地形切片方法的流程图；
图2是根据本发明的地形切片系统的结构图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
地图是显示在平面上的，需要将球面坐标转换为平面坐标，这个转换过程称为投影。最常见的投影是墨卡托(Mercator)投影。它接收的输入是Datum为WGS84的经纬度，但在投影时不再把地球当做椭球而当做半径为6378137米的标准球体，以简化计算。经过Web墨卡托投影后，地图就变为平面的一张地图。考虑到有时候需要看宏观的地图信息(如世界地图里每个国家的国界)，有时候又要看很微观的地图信息(如导航时道路的路况信息)。为此，需要对这张地图进行等级切分。在最高级(zoom＝0)，需要的信息最少，只需保留最重要的宏观信息，因此用一张256x256像素的图片表示即可；在下一级(zoom＝1)，信息量变多，用一张512x512像素的图片表示；以此类推，级别越低的像素越高，下一级的像素是当前级的4倍。这样从最高层级往下到最低层级就形成了一个金字塔坐标体系。对每张图片，我们将其切分为256x256的图片，称为瓦片(Tile)。这样，在最高级(zoom＝0)时，只有一个瓦片；在下一级(zoom＝1)时有4个瓦片；在下一级(zoom＝2)时有16个瓦片，以此类推。
参考图1，其示出了根据本发明的基于不规则三角网的地形切片方法的流程，包括：
S11、接收待切片的地形文件；
所述地形文件的格式为tif或vrt，如果是tfi，则需要先将多个tif文件合并为一个vrt文件。
在接收待切片的地形文件之后，可选地，对地形文件的瓦片投影、存储等参数进行检验，判断其是否为有效的地形文件，如无效，则结束流程；如有效，则进一步地判断所述地形文件的投影方式与预定的目标投影方式是否一致，如是，则进入步骤S12，如否，则对所述地形文件进行投影转换，将其投影方式转换为所述目标投影方式后进入步骤S12。
S12、基于预定的目标投影方式，计算瓦片总量和瓦片索引，创建多个瓦片子任务；
其中，每个瓦片子任务对应于一个或多个瓦片索引。瓦片子任务的数量可以根据瓦片总量和每个子任务的处理能力确定，以取得较高的处理效率。
S13、并行地执行所述多个瓦片子任务，对所述地形文件进行切分，生成多个三角网瓦片；
基于多任务模式，瓦片子任务可以分解到不同的线程或进程里并行地执行，从而提高地形切片的处理速度。
所述每个瓦片子任务的内容包括：
根据对应的瓦片索引，获取对应的影像栅格块；
根据不规则三角化网格剖分算法对所述影像栅格块进行处理，生成三角网瓦片。
不规则三角网模型简称TIN，它根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到(在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程)。
S14、根据所述瓦片索引生成所述三角网瓦片的元信息。
进一步地，所述根据所述瓦片索引生成所述三角网瓦片的元信息包括：
根据所述瓦片索引，计算所述多个三角网瓦片之间的关联关系；
将所述关联关系与所述三角网瓦片的层级信息、范围信息、投影信息作为所述三角网瓦片的元信息进行存储，给瓦片服务提供发布的基本信息。
本发明结合不规则三角化网格剖分原理与瓦片地图原理，使用地形栅格数据，按照瓦片地图的四叉树原理，首先获取瓦片对应的栅格小瓦片，再基于栅格小瓦片通过不规则三角网剖分算法进行三角网剖分，生成三角化的地形瓦片，同时建立瓦片之间的位置关联关系，生成瓦片的元数据文件。从而在地形平坦的地区采用较稀疏的三角面来表达，在地形复杂的地区增加三角网的密度，保证同等地形精度的情况下，极大的减少瓦片存储空间和瓦片数据传输的数据量，能支撑更快的地形渲染和更小的渲染内存消耗。
参考图2，其示出了根据本发明的基于不规则三角网的地形切片系统的结构，包括：
接收模块21，用于接收待切片的地形文件；
进一步地，接收模块21中还包括投影转换模块，用于在接收待切片的地形文件之后，判断所述地形文件的投影方式与所述目标投影方式是否一致，如否，则对所述地形文件进行投影转换。
任务创建模块22，用于基于预定的目标投影方式，计算瓦片总量和瓦片索引，创建多个瓦片子任务.每个瓦片子任务对应于一个或多个瓦片索引，所述每个瓦片子任务的内容包括：
根据对应的瓦片索引，获取对应的影像栅格块；
根据不规则三角化网格剖分算法对所述影像栅格块进行处理，生成三角网瓦片。
瓦片切分模块23，用于并行地执行所述多个瓦片子任务，对所述地形文件进行切分，生成多个三角网瓦片；
信息生成模块24，用于根据所述瓦片索引生成所述三角网瓦片的元信息。
进一步地，所述信息生成模块24包括：
瓦片关联模块，用于根据所述瓦片索引，计算所述多个三角网瓦片之间的关联关系；
信息存储模块，用于将所述关联关系与所述三角网瓦片的层级信息、范围信息、投影信息作为所述三角网瓦片的元信息进行存储。
在所述系统实施例中没有详述的部分，可以参见方法实施例的相关描述，在此不再赘述。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现参照图1所述的方法。
根据本发明的又一个实施例，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现参照图1所述的方法。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的方法和装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。所述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中。以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于不规则三角化网格剖分的地形切片方法，其特征在于，包括：
接收待切片的地形文件；
基于预定的目标投影方式，计算瓦片总量和瓦片索引，创建多个瓦片子任务；
并行地执行所述多个瓦片子任务，对所述地形文件进行切分，生成多个三角网瓦片；
根据所述瓦片索引生成所述三角网瓦片的元信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在接收待切片的地形文件之后，判断所述地形文件的投影方式与所述目标投影方式是否一致，如否，则对所述地形文件进行投影转换。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每个瓦片子任务对应于一个或多个瓦片索引，所述每个瓦片子任务的内容包括：
根据对应的瓦片索引，获取对应的影像栅格块；
根据不规则三角化网格剖分算法对所述影像栅格块进行处理，生成三角网瓦片。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述根据所述瓦片索引生成所述三角网瓦片的元信息包括：
根据所述瓦片索引，计算所述多个三角网瓦片之间的关联关系；
将所述关联关系与所述三角网瓦片的层级信息、范围信息、投影信息作为所述三角网瓦片的元信息进行存储。
5.一种基于不规则三角化网格剖分的地形切片系统，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收待切片的地形文件；
任务创建模块，用于基于预定的目标投影方式，计算瓦片总量和瓦片索引，创建多个瓦片子任务；
瓦片切分模块，用于并行地执行所述多个瓦片子任务，对所述地形文件进行切分，生成多个三角网瓦片；
信息生成模块，用于根据所述瓦片索引生成所述三角网瓦片的元信息。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，接收模块中还包括投影转换模块，用于在接收待切片的地形文件之后，判断所述地形文件的投影方式与所述目标投影方式是否一致，如否，则对所述地形文件进行投影转换。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，每个瓦片子任务对应于一个或多个瓦片索引，所述每个瓦片子任务的内容包括：
根据对应的瓦片索引，获取对应的影像栅格块；
根据不规则三角化网格剖分算法对所述影像栅格块进行处理，生成三角网瓦片。
8.根据权利要求5或7所述的系统，其特征在于，所述信息生成模块包括：
瓦片关联模块，用于根据所述瓦片索引，计算所述多个三角网瓦片之间的关联关系；
信息存储模块，用于将所述关联关系与所述三角网瓦片的层级信息、范围信息、投影信息作为所述三角网瓦片的元信息进行存储。
9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～4中任一项所述的方法。
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，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～4中任一项所述的方法。
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