CN115035265B - SketchUp场景到三维地理空间转换方法、终端及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及SketchUp场景到三维地理空间转换方法，将SketchUp场景转换为3D‑Tiles格式数据：将SketchUp场景中的群组或组件作为瓦片节点，新建顶层瓦片集，SketchUp场景生成i3dm瓦片实体节点，处理i3dm瓦片实体节点，生成cmpt文件，压缩打包生成顶层瓦片集文件；依据设定地理位置信息，将3D‑Tiles格式数据上传至Cesium三维地理空间内相应位置；应用本申请的方式方法，可以将用户在SketchUp软件中将设计好的模型进行转换后上传到网页端的Cesium三维地理空间，完成数据的填充或更新操作，实现多人协作三维地理空间的模型显示与管理，打破了传统的仅能单人管理维护的应用模式，大幅的提升三维地理空间模型开发的效率。

Description

SketchUp场景到三维地理空间转换方法、终端及存储介质
技术领域
本发明涉及三维地理空间模型技术领域，更具体地说，涉及一种SketchUp场景到三维地理空间转换方法、系统、终端及存储介质。
背景技术
Cesium是一个虚拟地球三维平台，3D-Tiles是Cesium平台使用的数据格式规范，其设计目的是为了实现流式处理大规模三维地理空间内容，例如，航拍测量、三维建筑、BIM/CAD、点云等。
目前，SketchUp软件制作的模型不能直接用于Cesium三维地球空间，对于Cesium上三维地球实景的制作以及管理，通常只是厂商进行单独开发设计，缺少实时在线协作开发方式。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种SketchUp场景到三维地理空间转换方法，还提供了一种SketchUp场景到三维地理空间转换系统，一种终端及一种存储介质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种SketchUp场景到三维地理空间的转换方法，其实现方法如下：
第一步：将SketchUp场景转换为3D-Tiles格式数据；
将SketchUp场景中的群组或组件作为瓦片节点新建顶层瓦片集：使用当前SketchUp场景的包围盒创建顶层瓦片集的包围体；
SketchUp场景中的群组或组件生成i3dm瓦片实体节点：遍历SketchUp场景的实体，对不同类型的实体按照设定进行分别处理获得i3dm瓦片实体节点；
处理i3dm瓦片实体节点，生成cmpt文件：遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理，依据设定组合规则生成组合数据cmpt文件；
压缩打包生成顶层瓦片集文件；
第二步：依据设定地理位置信息，将3D-Tiles格式数据上传至Cesium三维地理空间内相应位置。
本发明所述的SketchUp场景到三维地理空间的转换方法，其中，所述SketchUp场景中的群组或组件实例生成i3dm瓦片实体节点包括方法：
将SketchUp场景的实体分为组件实例、群组和面，对于点和边线(Edge)不进行转换；
对每个组件实例或群组：创建相应的i3dm瓦片实体节点，读取组件实例或群组的外包围盒，用包围盒的四个顶点生成瓦片的包围体；
对每个面：导出材质，导出网格mesh，判断面是否为翻转的面，是则调整该面的正反面，否则以正面为i3dm的面，将导出的数据记录在本级i3dm瓦片实体节点中。
本发明所述的SketchUp场景到三维地理空间的转换方法，其中，所述遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理包括方法：
遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理过程：
计算几何误差，生成要素表(featureTable)；
生成批量表(batchTable)；
生成二进制glb文件。
本发明所述的SketchUp场景到三维地理空间的转换方法，其中，所述依据设定组合规则生成组合数据cmpt文件包括方法：
新建cmpt文件；
向cmpt文件中逐个加入处理后的i3dm瓦片实体节点至达到设定最大加入数量值；
输出填充满的cmpt文件并新建cmpt文件后，重复上一步至处理完全部处理后的i3dm瓦片实体节点。
一种SketchUp场景到三维地理空间的转换系统，应用于如上述的SketchUp场景到三维地理空间的转换方法，其中，包括终端设备和服务器；
所述个人终端搭载有格式转换单元和通讯单元；
所述格式转换单元用于将SketchUp场景转换为3D-Tiles格式数据：将SketchUp场景中的群组或组件实例作为瓦片节点新建顶层瓦片集：使用当前SketchUp场景的包围盒创建顶层瓦片集的包围体；SketchUp场景生成i3dm瓦片实体节点：遍历SketchUp场景的实体，对不同类型的实体按照设定进行分别处理获得i3dm瓦片实体节点；处理i3dm瓦片实体节点，生成cmpt文件：遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理，依据设定组合规则生成组合数据cmpt文件；压缩打包生成顶层瓦片集文件；
所述通讯单元，用于与服务器通讯；
所述服务器，用于将接收到的带有设定地理位置信息的3D-Tiles格式数据填充或更新到Cesium三维地理空间中相应位置。
本发明所述的SketchUp场景到三维地理空间的转换系统，其中，所述格式转换单元将SketchUp场景中的群组或组件实例生成i3dm瓦片实体节点采用方法：
将SketchUp场景的实体分为组件实例、群组和面，对于点和边线(Edge)不进行转换；
对每个组件或群组：创建相应的i3dm瓦片实体节点，读取组件实例或群组的外包围盒，用包围盒的四个顶点生成瓦片的包围体；
对每个面：导出材质，导出网格mesh，判断面是否为翻转的面，是则调整该面的正反面，否则以正面为i3dm的面，将导出的数据记录在本级i3dm瓦片实体节点中。
本发明所述的SketchUp场景到三维地理空间的转换系统，其中，所述格式转换单元遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理采用方法：
遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理过程：
计算几何误差，生成要素表(featureTable)；
生成批量表(batchTable)；
生成二进制glb文件。
本发明所述的SketchUp场景到三维地理空间的转换系统，其中，所述格式转换单元依据设定组合规则生成组合数据cmpt文件采用方法：
新建cmpt文件；
向cmpt文件中逐个加入处理后的i3dm瓦片实体节点至达到设定最大加入数量值；
输出填充满的cmpt文件并新建cmpt文件后，重复上一步至处理完全部处理后的i3dm瓦片实体节点。
一种SketchUp场景到三维地理空间的转换终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
本发明的有益效果在于：应用本申请的方式方法，可以将用户在SketchUp软件中将设计好的模型进行转换后上传到网页端的Cesium三维地理，完成数据的填充或更新操作，实现多人协作三维地理空间的模型显示与管理，打破了传统的仅能单人管理维护的应用模式，大幅的提升三维地理空间模型开发的效率。
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，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：
图1是本发明较佳实施例的SketchUp场景到三维地理空间转换方法流程图；
图2是本发明较佳实施例的SketchUp场景到三维地理空间转换方法；
图3是本发明较佳实施例的SketchUp场景到三维地理空间转换系统原理框图。
具体实施方式
为了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中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明较佳实施例的SketchUp场景到三维地理空间转换方法，如图1所示，包括实现方法如下：
S01：将SketchUp场景转换为3D-Tiles格式数据；
瓦片集(Tileset)是3D-Tiles格式的数据，瓦片集是由一系列瓦片(Tile)组成的树状结构；SketchUp的实体也是层级结构，因此，我们将SketUp的实体对应为3D-Tiles的瓦片：
将SketchUp场景中的群组或组件作为瓦片节点新建顶层瓦片集：使用当前SketchUp场景的包围盒创建顶层瓦片集的包围体；
SketchUp场景生成i3dm瓦片实体节点：遍历SketchUp场景的实体，对于不同类型的实体分别处理：
组件实例(ComponentInstance)或群组(Group)；
对每个组件实例或群组，创建相应的i3dm，组件实例或群组的entityID作为i3dm模型的id。读取组件或群组的外包围盒，用包围盒的四个顶点生成瓦片的包围体。读取组件实例或群组的组件定义(ComponentDefinition)，继续递归处理定义的全部实体。
面(Face)；
导出材质。
导出网格mesh。
如果模型的面是翻转的，则调整该面的正反面。
将以上导出的数据记录在本级i3dm中；
处理i3dm瓦片实体节点，生成cmpt文件：遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理，依据设定组合规则生成组合数据cmpt文件；
计算几何误差。
生成要素表(featureTable)，内容包括：
-POSITION；
-NORMAL_UP；
-NORMAL_RIGHT；
-SCALE_NON_UNIFORM；
生成批量表(batchTable)；
生成二进制glb文件：
3D-Tiles采用内嵌二进制glb格式的模型内容，glb是glTF定义的模型的二进制版本，它记录了模型的几何形状和材质信息等，因此生成一个glb临时文件，用于存放模型内容。glb导出内容具体如下：
头部内容：
Figure BDA0003715173720000071
处理文件长度偏移；JSON二进制文本，最后一个字节相对于整个b3dm文件来说，偏移量必须是8的倍数，如果字节长度不是8的倍数，则用二进制空格(0x20)填充。
生成完成后，删除临时文件glb；
生成组合数据cmpt文件：
如果每个i3dm都生成一个文件，对于较大的场景就会产生很多i3dm文件，增加了文件传输、加载的时间。为了控制最终生成文件的数量，设置cmpt最大的数量值，比如5M，当加入的Tile使得cmpt达到最大数量时，就输出为一个cmpt。
将cmpt补齐8位，生成cm_i[index].cmpt文件。
删除临时i3bm文件；
压缩打包生成顶层瓦片集文件tileset_[timestamp].json；
S02：依据设定地理位置信息，将3D-Tiles格式数据上传至Cesium三维地理空间内相应位置；
目前已经实现在SketchUp里通过插件上传三维模型，多个用户共享一个虚拟地球场景，实现基本的实景场景管理功能。
首先用户创建或选择一个地球场景，这个地球场景可以在团队中共享，团队成员上传到这个地球场景的模型都将在同一个地球场景中显示。
用户在SketchUp中选择要上传的模型，设定地理位置信息(高度、旋转角度、经纬度)模型将被转换为3D-Tiles格式并上传至云端。地理位置信息将记录在SketchUp模型中，用户可以查看并修改位置信息。当用户更新共享地球的模型时，如果模型没有被修改过，将只更新地理位置信息。
用户可以在共享的虚拟地球空间场景里进行尺寸、面积测量，通过图层开关控制模型的显示与隐藏，通过属性面板查看和修改模型的属性。用户可以在控制面板里设定场景的实际时间，通过拖动时间进度条，查看各个时间的光照实景效果。
一种SketchUp场景到三维地理空间转换系统，应用于如上述的SketchUp场景到三维地理空间转换方法，如图3所示，包括终端设备1和服务器2；
个人终端1搭载有格式转换单元10和通讯单元11；
格式转换单元10用于将SketchUp场景转换为3D-Tiles格式数据：将SketchUp场景中的群组或组件作为瓦片节点新建顶层瓦片集：使用当前SketchUp场景的包围盒创建顶层瓦片集的包围体；SketchUp场景生成i3dm瓦片实体节点：遍历SketchUp场景的实体，对不同类型的实体按照设定进行分别处理获得i3dm瓦片实体节点；处理i3dm瓦片实体节点，生成cmpt文件：遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理，依据设定组合规则生成组合数据cmpt文件；压缩打包生成顶层瓦片集文件；
通讯单元11，用于与服务器通讯；
服务器2，用于将接收到的带有设定地理位置信息的3D-Tiles格式数据填充或更新到Cesium三维地理空间中相应位置；
应用本申请的方式方法，可以将用户在SketchUp软件中将设计好的模型进行转换后上传到网页端的Cesium三维地理空间，完成数据的填充或更新操作，实现多人协作三维地理空间的模型显示与管理，打破了传统的仅能单人管理维护的应用模式，大幅的提升三维地理空间模型开发的效率。
将SketchUp场景转换为3D-Tiles格式数据具体内容参照上述描述，此处不做赘述。
一种SketchUp场景到三维地理空间转换终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行计算机程序时实现如上述方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，计算机程序被处理器执行时实现如上述方法的步骤。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种SketchUp场景到三维地理空间转换方法，其特征在于，实现方法如下：
第一步：将SketchUp场景转换为3D-Tiles格式数据；
将SketchUp场景中的群组或组件作为瓦片节点，新建顶层瓦片集：使用当前SketchUp场景的包围盒创建顶层瓦片集的包围体；
SketchUp场景中的群组或组件生成i3dm瓦片实体节点：遍历SketchUp场景的实体，对不同类型的实体按照设定进行分别处理获得i3dm瓦片实体节点；
处理i3dm瓦片实体节点，生成cmpt文件：遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理，依据设定组合规则生成组合数据cmpt文件；
压缩打包生成顶层瓦片集文件；
第二步：依据设定地理位置信息，将3D-Tiles格式数据上传至Cesium三维地理空间内相应位置；
所述SketchUp场景中的群组或组件生成i3dm瓦片实体节点包括方法：
将SketchUp场景的实体分为组件、群组和面，对于点和边线不进行转换；
对每个组件或群组：创建相应的i3dm瓦片实体节点，读取组件或群组的外包围盒，用包围盒的四个顶点生成瓦片的包围体；
对每个面：导出材质，导出网格mesh，判断面是否为翻转的面，是则调整该面的正反面，否则以正面为i3dm的面，将导出的数据记录在本级i3dm瓦片实体节点中。
2.根据权利要求1所述的SketchUp场景到三维地理空间转换方法，其特征在于，所述遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理包括方法：
遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理过程：
计算几何误差，生成要素表；
生成批量表；
生成二进制glb文件。
3.根据权利要求2所述的SketchUp场景到三维地理空间转换方法，其特征在于，所述依据设定组合规则生成组合数据cmpt文件包括方法：
新建cmpt文件；
向cmpt文件中逐个加入处理后的i3dm瓦片实体节点至达到设定最大加入数量值；
输出填充满的cmpt文件并新建cmpt文件后，重复上一步至处理完全部处理后的i3dm瓦片实体节点。
4.一种SketchUp场景到三维地理空间转换系统，应用于如权利要求1-3任一所述的SketchUp场景到三维地理空间转换方法，其特征在于，包括终端设备和服务器；
个人终端搭载有格式转换单元和通讯单元；
所述格式转换单元用于将SketchUp场景转换为3D-Tiles格式数据：将SketchUp场景中的群组或组件实例作为瓦片节点新建顶层瓦片集：使用当前SketchUp场景的包围盒创建顶层瓦片集的包围体；SketchUp场景中的群组或组件实例生成i3dm瓦片实体节点：遍历SketchUp场景的实体，对不同类型的实体按照设定进行分别处理获得i3dm瓦片实体节点；处理i3dm瓦片实体节点，生成cmpt文件：遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理，依据设定组合规则生成组合数据cmpt文件；压缩打包生成顶层瓦片集文件；
所述通讯单元，用于与服务器通讯；
所述服务器，用于将接收到的带有设定地理位置信息的3D-Tiles格式数据填充或更新到Cesium三维地理空间中相应位置；
所述格式转换单元将SketchUp场景中的群组或组件生成i3dm瓦片实体节点采用方法：
将SketchUp场景的实体分为组件实例、群组和面，对于点和边线不进行转换；
对每个组件实例或群组：创建相应的i3dm瓦片实体节点，读取组件实例或群组的外包围盒，用包围盒的四个顶点生成瓦片的包围体；
对每个面：导出材质，导出网格mesh，判断面是否为翻转的面，是则调整该面的正反面，否则以正面为i3dm的面，将导出的数据记录在本级i3dm瓦片实体节点中。
5.根据权利要求4所述的SketchUp场景到三维地理空间转换系统，其特征在于，所述格式转换单元遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理采用方法：
遍历全部i3dm瓦片实体节点，每个i3dm瓦片实体节点处理过程：
计算几何误差，生成要素表；
生成批量表；
生成二进制glb文件。
6.根据权利要求5所述的SketchUp场景到三维地理空间转换系统，其特征在于，所述格式转换单元依据设定组合规则生成组合数据cmpt文件采用方法：
新建cmpt文件；
向cmpt文件中逐个加入处理后的i3dm瓦片实体节点至达到设定最大加入数量值；
输出填充满的cmpt文件并新建cmpt文件后，重复上一步至处理完全部处理后的i3dm瓦片实体节点。
7.一种SketchUp场景到三维地理空间转换终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中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计算机程序时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤。
8.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至3任一项所述方法的步骤。
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