CN114817433A - 一种基于osgEarth的跨+-180经度的标绘算法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于osgEarth的跨+‑180经度的标绘算法,属于地图标绘技术领域,包括创建新的坐标系,新的坐标系为球坐标系,经线标注为0°‑360°;读取数据,按标绘的关键点顺序读取到内存,并编号保存;划分区域;数据处理,若西经点集容器内存在关键点,则将西经点集容器内的关键点进行转换处理;转坐标系,将东经点集容器内的关键点及西经点集容器内转换处理后的关键点转移至所述球坐标系等步骤;本发明提供了一种新的跨越180°经线的解决方案,通过转换坐标系,将原始关键点数据转换处理后转移至另一坐标系,首尾相连得到正确的标绘图元后,将形成的图形区域复位至原坐标系中,最终得到了正确的标绘连接方式。

Description

一种基于osgEarth的跨+-180经度的标绘算法
技术领域
本发明涉及地图标绘技术领域,具体涉及一种基于osgEarth的跨+-180经度的标绘算法。
背景技术
在计算机图形领域中,常常需要通过在数字地图或地球上进行图元标绘,比如线段、多边形区域或多段箭头等,用于对地理信息、温度信息、风向信息或其他具有标注作用信息的说明,他们的构建常常由带有地理位置的点集组成。
OsgEarth是基于OpenSceneGraph三维图形渲染引擎开发的一个开源数字地球平台,具有良好的拓展性、开放性和可移植性,引起业内广泛而深入的研究,如将TritonOcean可无缝集成到该平台上实现全球海洋物理模拟;基于osgEarth可实现城市三维场景构建,辅助城市规划建设;通过OsgEarth可以进行虚拟校园、社区、景观等远端浏览等。
OsgEarth采用C++作为开发语言,结合Qt等跨平台UI库,可实现Windows、Linux、Android和IOS的跨平台移植。OsgEarth支持多种类型的地理数据,如栅格影像数据、矢量数据、三维模型数据等,并且支持OGC的多种地理信息服务,如WMS、WCS、WFS和TMS等。全面的数据支撑能力和便捷的开发拓展特点,使得OsgEarth在三维地理信息系统领域有着广阔的应用前景和发展潜力。
在地理坐标中,东经180°经线与西经180°经线是同一条线。osgEarth自带的标绘功能属于通用型基础标绘,在一般的区域是可以正常显示标绘信息的,但有些跨越了正负180经度的标绘,却无法正确显示。比如操作员想要一条从(东经170°,纬度0°)到(西经170°,纬度0°)的短线,这条线会按照东经170°->东经160°->东经150°->…西经150->西经160°->西经170°的路线,跨越近整个赤道,结果却不是期望得到的。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种基于osgEarth的跨+-180经度的标绘算法,解决了osgEarth跨越180度经线的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供一种基于osgEarth的跨+-180经度的标绘算法,包括以下步骤:
创建新的坐标系,新的坐标系为球坐标系,经线标注为0°-360°;
读取数据,按标绘的关键点顺序读取到内存,并编号保存;
划分区域,对图元关键点集进行划分,得到东经点集容器和西经点集容器;
数据处理,若关键点分布在180°经线的左右两侧,则将西经点集容器内的关键点进行转换处理;
转坐标系,将东经点集容器内的关键点及西经点集容器内转换处理后的关键点转移至所述球坐标系;
遍历东经点集容器及西经点集容器并查找出标绘的连线拓扑关系;
线连接,将线段按顺序生成线段集合;
面连接,将图元按顺序生成面片集合;
复位,将生成的面片集合转移至原坐标系。
进一步地,所述球坐标系纬度标注与原坐标系一致,所述球坐标系经度标注为0°-360°。
通过上述技术方案,创建与原坐标系相对应的球坐标系,新的球坐标系的纬线与原坐标系一直,经线以0°到360°划分,解决了东经180°与西经180°进线是同一条线的问题,从而避免了出现跨越180°经线的问题。
进一步地,按顺序读取标绘的关键点集到内存空间,并编号保存。
通过上述技术方案,对关键点按顺序编号并保存,方便关键点与关键点之间的连接,内存空间的大小根据数据量本身的大小决定。
进一步地,对图元关键点集进行划分:区分点集中的点在180经线的左侧还是右侧,即0°到180°为左侧东经,-180°到0°为右侧西经,并建立东经点集容器和西经点集容器分别存储。
通过上述技术方案,将关键点集划分至两个不同的容器,方便后续的数据处理。
进一步地,若西经点集容器内存在关键点,则将西经点集容器内的关键点进行转换处理,具体为:西经170°对应所述球坐标系中的190°经线、西经160°对应所述球坐标系中的200°经线、西经20°对应所述球坐标系中的340°经线。
通过上述技术方案,当西经点集容器内存在关键点,即说明需要跨越180°经线,此时,需要对西经点集容器内的关键点进行转换处理,转换按照西经170°对应所述球坐标系中的190°经线、西经160°对应所述球坐标系中的200°经线……西经20°对应所述球坐标系中的340°经线的规律进行转换,使转换后的关键点坐标在所述球坐标系的位置与转换前的关键点坐标在原坐标轴上的位置一致。
进一步地,遍历东经点集容器及西经点集容器,建立一个容器,用于容纳一条线段的关键点。
进一步地,线连接,创建线的点集容器,分别遍历东经点集容器及西经点集容器,连接相邻点,直到遍历结束。
进一步地,面连接,分别遍历东经点集容器及西经点集容器,创建面的点集容器,连接相邻点,直到当前点与当前多边形的开始点序号一致时,封闭该多边形。
本发明的上述技术方案的有益效果如下:
本发明提供了一种新的跨越180°经线的解决方案,通过转换坐标系,将原始关键点数据转换处理后转移至另一坐标系,首尾相连得到正确的标绘图元后,将形成的图形区域复位至原坐标系中,最终得到了正确的标绘连接方式。
附图说明
图1为本发明基于osgEarth的跨+-180经度的标绘算法的流程图;
图2为本发明基于osgEarth的跨+-180经度的标绘算法的原坐标系;
图3为本发明基于osgEarth的跨+-180经度的标绘算法的新的坐标系;
图4为本发明基于osgEarth的跨+-180经度的标绘算法的实施例1的参考示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图1-4,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在地理坐标中,东经180°经线与西经180°经线是同一条线。osgEarth自带的标绘功能属于通用型基础标绘,在一般的区域是可以正常显示标绘信息的,但有些跨越了正负180经度的标绘,却无法正确显示。比如操作员想要一条从(东经170°,纬度0°)到(西经170°,纬度0°)的短线,这条线会按照东经170°->东经160°->东经150°->…西经150->西经160°->西经170°的路线,跨越近整个赤道,结果却不是期望得到的,为解决上述问题,本发明提供了一种新的标绘算法。
OsgEarth是基于OpenSceneGraph三维图形渲染引擎开发的一个开源数字地球平台,具有良好的拓展性、开放性和可移植性,引起业内广泛而深入的研究,如将TritonOcean可无缝集成到该平台上实现全球海洋物理模拟;基于osgEarth可实现城市三维场景构建,辅助城市规划建设;通过OsgEarth可以进行虚拟校园、社区、景观等远端浏览等。
OsgEarth采用C++作为开发语言,结合Qt等跨平台UI库,可实现Windows、Linux、Android和IOS的跨平台移植。OsgEarth支持多种类型的地理数据,如栅格影像数据、矢量数据、三维模型数据等,并且支持OGC的多种地理信息服务,如WMS、WCS、WFS和TMS等。全面的数据支撑能力和便捷的开发拓展特点,使得OsgEarth在三维地理信息系统领域有着广阔的应用前景和发展潜力。
是将各种物体的位置表示成 抽象位置。在网络中,拓扑形象地描述了网络的安排和配置,包括各种结点和结点的相互关系。拓扑不关心事物的细节也不在乎什么相互的比例关系,只将讨论范围内的 事物之间的相互关系表示出来,将 这些事物之间的关系通过图表示出来。
拓扑关系是指图形元素之间相互空间上的连接、邻接关系并不考虑具体位置。这种拓扑关系是由数字化的点、线、面数据形成的以用户的查询或应用分析要求进行图形选取、叠合、合并等操作。建立空间要素之间的拓扑关系属于地图整饰。
点、线、面等实体之间的空间联系,如连通性、邻接性、包含关系等。连通性是指对线段连接关系的判别;可以用在每个结点上汇集的线段的列表来表示。邻接性通常指多边形之间的邻接关系;包含关系通常指多边形包含点或包含其他的多边形。
如图1-4所示:一种基于osgEarth的跨+-180经度的标绘算法,包括以下步骤:
S1.创建新的坐标系,新的坐标系为球坐标系,经线标注为0°-360°;
S2.读取数据,按标绘的关键点顺序读取到内存,并编号保存;
S3.划分区域,对图元关键点集进行划分,得到东经点集容器和西经点集容器;
S4.数据处理,若关键点分布在180°经线的左右两侧,则将西经点集容器内的关键点进行转换处理;
S5.转坐标系,将东经点集容器内的关键点及西经点集容器内转换处理后的关键点转移至球坐标系;
S6.遍历东经点集容器及西经点集容器并查找出标绘的连线拓扑关系;
线连接,将线段按顺序生成线段集合;
面连接,将图元按顺序生成面片集合;
S7.复位,将生成的面片集合转移至原坐标系,之后转换处理后的数据转换为原数据。
球坐标系纬度标注与原坐标系一致,球坐标系经度标注为0°-360°。
通过上述技术方案,创建与原坐标系相对应的球坐标系,新的球坐标系的纬线与原坐标系一直,经线以0°到360°划分,解决了东经180°与西经180°进线是同一条线的问题,从而避免了出现跨越180°经线的问题。
按顺序读取标绘的关键点集到内存空间,并编号保存。
通过上述技术方案,对关键点按顺序编号并保存,方便关键点与关键点之间的连接,内存空间的大小根据数据量本身的大小决定。
对图元关键点集进行划分:区分点集中的点在180经线的左侧还是右侧,即0°到180°为左侧东经,-180°到0°为右侧西经,并建立东经点集容器和西经点集容器分别存储。
通过上述技术方案,将关键点集划分至两个不同的容器,方便后续的数据处理。
若西经点集容器内存在关键点,则将西经点集容器内的关键点进行转换处理,具体为:西经170°对应球坐标系中的190°经线、西经160°对应球坐标系中的200°经线、西经20°对应球坐标系中的340°经线。
通过上述技术方案,当西经点集容器内存在关键点,即说明需要跨越180°经线,此时,需要对西经点集容器内的关键点进行转换处理,转换按照西经170°对应球坐标系中的190°经线、西经160°对应球坐标系中的200°经线……西经20°对应球坐标系中的340°经线的规律进行转换,使转换后的关键点坐标在球坐标系的位置与转换前的关键点坐标在原坐标轴上的位置一致。
遍历东经点集容器及西经点集容器,建立一个容器,用于容纳一条线段的关键点。
线连接,创建线的点集容器,分别遍历东经点集容器及西经点集容器,连接相邻点,直到遍历结束。
面连接,分别遍历东经点集容器及西经点集容器,创建面的点集容器,连接相邻点,直到当前点与当前多边形的开始点序号一致时,封闭该多边形。
实施例1
如图4所示,将贴地标绘的关键点集读入到内存,将得到的关键点集进行划分,划分后得到两个收纳了点序号的点集,左侧为东经点集容器,右侧为西经点集容器,图中,东经点集容器包括{1,2,3},西经点集容器包括{4,5},其中,关键点坐标分别为:关键点1(170,40)、关键点2(160,35)、关键点3(170,30)、关键点4(-170,30)、关键点5(-170,40)(图中的坐标位置并非真实的时间坐标位置)。
西经点集容器存在关键点4、5,因此对关键点4、5进行转换处理,关键点4、5的坐标位置分别为(-170,30)、(-170,40),转换后的关键点4、5的坐标位置分别为(190,30)、(190,40),然后依次连接关键点1(170,40)、关键点2(160,35)、关键点3(170,30)、关键点4(190,30)、关键点5(190,40),最后首尾相连,关键点5(190,40)与关键点1(170,40)连接,形成得到正确的标绘图元,之后将正确的标绘图元移动至原坐标系内,得到正确的标绘图元。
本实施例中,几个关键点分散在180°经线的左右两侧,通过转换坐标系,将原始关键点数据转换处理后转移至另一坐标系,首尾相连得到正确的标绘图元后,将形成的图形区域复位至原坐标系中,快速得到了正确的标绘连接方式。
实施例2
将贴地标绘的关键点集读入到内存,将得到的关键点集进行划分,划分后得到两个收纳了点序号的点集,左侧为东经点集容器,右侧为西经点集容器,图中,东经点集容器包括{1,2,3},西经点集容器包括{4,5,6},其中,关键点坐标分别为:关键点1(170,40)、关键点2(160,35)、关键点3(170,30)、关键点4(-170,30)、关键点5(-170,40)、关键点6(-175,45)。
西经点集容器存在关键点4、5,因此对关键点4、5进行转换处理,关键点4、5、6的坐标位置分别为(-170,30)、(-170,40)、(-175,45),转换后的关键点4、5、6的坐标位置分别为(190,30)、(190,40)、(185,45),然后依次连接关键点1(170,40)、关键点2(160,35)、关键点3(170,30)、关键点4(190,30)、关键点5(190,40)、关键点6(185,45),最后首尾相连,关键点6(185,45)与关键点1(170,40)连接,形成得到正确的标绘图元,之后将正确的标绘图元移动至原坐标系内,得到正确的标绘图元。
本实施例中,几个关键点分散在180°经线的左右两侧,通过转换坐标系,将原始关键点数据转换处理后转移至另一坐标系,首尾相连得到正确的标绘图元后,将形成的图形区域复位至原坐标系中,快速得到了正确的标绘连接方式。
实施例3
将贴地标绘的关键点集读入到内存,将得到的关键点集进行划分,划分后得到两个收纳了点序号的点集,左侧为东经点集容器,右侧为西经点集容器,图中,东经点集容器包括{1,2,3},其中,关键点坐标分别为:关键点1(170,40)、关键点2(160,35)、关键点3(170,30)。
本实施例中,所有关键点均位于东经点集容器,西经点集容器内无关键点,未跨越正负180°经线,因此无需对关键点进行转换处理,依次连接关键点1(170,40)、关键点2(160,35)、关键点3(170,30),最后首尾相连,关键点关键点3(170,30)与关键点1(170,40)连接,形成得到正确的标绘图元。
本实施例中,几个关键点均位于在180°经线的左侧,即关键点1(170,40)、关键点2(160,35)、关键点3(170,30)均位于东经点集容器内,因此无需转换坐标系。
实施例4
将贴地标绘的关键点集读入到内存,将得到的关键点集进行划分,划分后得到两个收纳了点序号的点集,左侧为东经点集容器,右侧为西经点集容器,图中,东经点集容器包括{1,2,3},其中,关键点坐标分别为:关键点1(160,40)、关键点2(145,35)、关键点3(165,30)。
本实施例中,所有关键点均位于东经点集容器,西经点集容器内无关键点,未跨越正负180°经线,因此无需对关键点进行转换处理,依次连接关键点1(160,40)、关键点2(145,35)、关键点3(165,30),最后首尾相连,关键点关键点3(165,30)与关键点1(160,40)连接,形成得到正确的标绘图元。
本实施例中,几个关键点均位于在180°经线的左侧,即关键点1(160,40)、关键点2(145,35)、关键点3(165,30)均位于东经点集容器内,因此无需转换坐标系。
实施例5
将贴地标绘的关键点集读入到内存,将得到的关键点集进行划分,划分后得到两个收纳了点序号的点集,左侧为东经点集容器,右侧为西经点集容器,图中,西经点集容器包括{1,2,3},其中,关键点坐标分别为:关键点1(-170,30)、关键点2(-170,40)、关键点3(-175,45)。
本实施例中,所有关键点均位于西经点集容器,东经点集容器内无关键点,未跨越正负180°经线,因此无需对关键点进行转换处理,依次连接关键点1(-170,30)、关键点2(-170,40)、关键点3(-175,45),最后首尾相连,关键点关键点3(-175,45)与关键点1(-170,30)连接,形成得到正确的标绘图元。
本实施例中,几个关键点均位于在180°经线的右侧,即关键点1(-170,30)、关键点2(-170,40)、关键点3(-175,45)均位于西经点集容器内,因此无需转换坐标系。
以上所述是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于osgEarth的跨越正负180经度的标绘方法,其特征在于,包括以下步骤:
创建新的坐标系,新的坐标系为球坐标系,经线标注为0°-360°;
读取数据,按标绘的关键点顺序读取到内存,并编号保存;
划分区域,对图元关键点集进行划分,得到东经点集容器和西经点集容器;
数据处理,若关键点分布在180°经线的左右两侧,则将西经点集容器内的关键点进行转换处理;
转坐标系,将东经点集容器内的关键点及西经点集容器内转换处理后的关键点转移至所述球坐标系;
遍历东经点集容器及西经点集容器并查找出标绘的连线拓扑关系;
线连接,将线段按顺序生成线段集合;
面连接,将图元按顺序生成面片集合;
复位,将生成的面片集合转移至原坐标系。
2.根据权利要求1所述的基于osgEarth的跨越正负180经度的标绘方法,其特征在于,所述球坐标系纬度标注与原坐标系一致,所述球坐标系经度标注为0°-360°。
3.根据权利要求2所述的基于osgEarth的跨越正负180经度的标绘方法,其特征在于,按顺序读取标绘的关键点集到内存空间,并编号保存。
4.根据权利要求3所述的基于osgEarth的跨越正负180经度的标绘方法,其特征在于,对图元关键点集进行划分:区分点集中的点在180经线的左侧还是右侧,即0°到180°为左侧东经,-180°到0°为右侧西经,并建立东经点集容器和西经点集容器分别存储。
5.根据权利要求4所述的基于osgEarth的跨越正负180经度的标绘方法,其特征在于,若西经点集容器内存在关键点,则将西经点集容器内的关键点进行转换处理,具体为:西经170°对应所述球坐标系中的190°经线、西经160°对应所述球坐标系中的200°经线、西经20°对应所述球坐标系中的340°经线。
6.根据权利要求5所述的基于osgEarth的跨越正负180经度的标绘方法,其特征在于,遍历东经点集容器及西经点集容器,建立一个容器,用于容纳一条线段的关键点。
7.根据权利要求6所述的基于osgEarth的跨越正负180经度的标绘方法,其特征在于,线连接,创建线的点集容器,分别遍历东经点集容器及西经点集容器,连接相邻点,直到遍历结束。
8.根据权利要求7所述的基于osgEarth的跨越正负180经度的标绘方法,其特征在于,面连接,分别遍历东经点集容器及西经点集容器,创建面的点集容器,连接相邻点,直到当前点与当前多边形的开始点序号一致时,封闭该多边形。
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