CN115202483A - 一种全球三维地图系统抖动消除方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全球三维地图系统抖动消除方法，包括以下步骤，S1，使用硬件设备在现实空间中投影建立虚拟球形三维地图；S2，以虚拟球形三维地图的球心为中心，根据球面上的整数经纬度线条交叉形成若干原点坐标，相邻的四个原点坐标在虚拟球形三维地图的球面上定位框选一个子地图；S3，虚拟球形三维地图以球心为初始原点进行缩放展示，当子地图在分辨率精度小于阈值的缩放状态下进行旋转时，以与视点距离最近的原点坐标进行弧度浮点运算，获取视点所处的子地图的第一转动弧度；S4，与视点所处的子地图相接的其余子地图的转动弧度等同于第一转动弧度。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息系统技术领域，特别是涉及一种全球三维地图系统抖动消除方法。
背景技术
地理信息系统(GIS，Geographic Information Systems)技术是近些年迅速发展起来的一门空间信息处理技术，它以地理空间为基础，采用地理模型分析方法，实施提供多种空间和动态的地理信息，是一种为地理研究和地理决策服务的计算机技术系统。其基本功能是将来自数据库、电子表格文件或在程序中直接输入的表格型数据转换为地理图形显示，然后对显示结果浏览、操作和分析。不仅可以有效地管理具有空间属性的各种资源环境信息，对资源环境管理 和实践模式进行快速和重复的分析测试，从而制定决策、进行科学和政策的标准评价。 在三维地图系统中由于计算机算力以及显卡性能限制，会在绘制一些高精度地图时，会遇到抖动问题，抖动问题是由于浮点运算舍入误差过大造成的。目前主流的解决抖动的方式为，动态坐标法，采用摄像机座标作为视点原点坐标，问题是这种方法在每一次旋转以后需要对整个场景的所有顶点重新进行计算，严重占用GPU资源。
发明内容
基于此，有必要针对现有的针对三维地图抖动解决办法过于消耗GPU资源的情况，提供一种全球三维地图系统抖动消除方法。
一种全球三维地图系统抖动消除方法，包括以下步骤，
S1，使用硬件设备在现实空间中投影建立虚拟球形三维地图；
S2，以所述虚拟球形三维地图的球心为中心，根据球面上的整数经纬度线条交叉形成若干原点坐标，相邻的四个所述原点坐标在所述虚拟球形三维地图的球面上定位框选一个子地图；
S3，所述虚拟球形三维地图以球心为初始原点进行缩放展示，当所述子地图在分辨率精度小于阈值的缩放状态下进行旋转时，以与视点距离最近的原点坐标进行弧度浮点运算，获取所述视点所处的所述子地图的第一转动弧度；
S4，与所述视点所处的子地图相接的其余子地图的转动弧度等同于所述第一转动弧度。
优选的，所述阈值为一米。
优选的，所述弧度浮点运算公式为360/2πr，r为地球半径。
优选的，所述子地图采用多分辨率金字塔模型设计组成地形，全球地形数据在预处理阶段根据所述子地图数量划分成若干数据子包存储。
优选的，所述硬件设备是头戴式头盔，AR眼镜或者裸眼3D投影设备。
优选的，所述S3，所述视点是用户通过手指，鼠标或者触摸屏在所述虚拟球形三维地图的球面上选定的点。
本发明的有益之处在于：利用实际的经纬度线划分虚拟球形三维地图的球面，形成若干子地图，在高精度条件下进行旋转缩放展示时，只需要计算当前视点所在的子地图转动弧度即可，并将该转动弧度一致到其他相邻的子地图，每个子地图之间抖动误差小，人眼难以察觉，极大的提高了用户使用体验。
附图说明
图1为其中一实施例一种全球三维地图系统抖动消除方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1所示，一种全球三维地图系统抖动消除方法，包括以下步骤，
S1，使用硬件设备在现实空间中投影建立虚拟球形三维地图；
S2，以所述虚拟球形三维地图的球心为中心，根据球面上的整数经纬度线条交叉形成若干原点坐标，相邻的四个所述原点坐标在所述虚拟球形三维地图的球面上定位框选一个子地图；
S3，所述虚拟球形三维地图以球心为初始原点进行缩放展示，当所述子地图在分辨率精度小于阈值的缩放状态下进行旋转时，以与视点距离最近的原点坐标进行弧度浮点运算，获取所述视点所处的所述子地图的第一转动弧度；
S4，与所述视点所处的子地图相接的其余子地图的转动弧度等同于所述第一转动弧度。
首先，使用时，用户通过硬件设备在现实空间中投影处类似于球体的初始虚拟球形三维地图。用户通过手势或者直接操控硬件设备上的按钮，调整虚拟球形三维地图在现实空间中的位置，并对虚拟球形三维地图进行缩放，旋转操作，便于用户观察虚拟球形三维地图上的目标子地图。可以理解的，缩放是放大整个虚拟球形三维地图，放大超过一定限度后，展示在用户面前的极为虚拟球形三维地图球面上的一小部分，，其余部分隐没在后台，呈平面沙盘状，旋转操作时才分别进行展示，降低计算机GPU压力。
进一步的，因为虚拟球形三维地图模拟的是整个地球，因此在旋转时，一般采用弧度来描述地球的旋转量。当虚拟球形三维地图放大后，其表面呈平面沙盘状的子地图分辨率精度达到米级以下的时候，此时弧度的精度要求将会非常高。因此，我们把虚拟球形三维地图以整数经纬度划分成360*180个子地图，用户在使用时候，只会在所观察的子地图的分辨率到达米级以下的时候才会出现地图精度抖动问题。抖动问题是由于相邻两块所处弧度接近，在计算机计算的时候。由于地球半径很大，计算获得相邻的子地图之间的弧度差异较大，因此当连续移动的时候就会产生抖动。为了修复这种阈值以下，旋转产生的抖动问题，本技术方案利用经纬度交叉获取若干原点坐标，在选择视点后，旋转与视点最接近的原点坐标进行弧度浮点运算，获取当前视点所在的子地图的第一转动弧度，而与该子地图接近的组成九宫格状的其余8块子地图无需重复进行弧度浮点运算，直接采用第一转动弧度作为自身的转动弧度，进而避免了计算机GPU计算压力，对计算机CPU以及GPU的依赖也就很小，且因为转动弧度一致，九宫格状的子地图之间不会产生抖动问题，用户在观察时体验更好。
本领域技术人员可知的，如需要地球模型旋转地表距离1米的时候，用弧度描述就是：根据定义，一周的弧度数为2πr/r=2π，360°角=2π弧度。地球在赤道处的周长为40076千米，360/40076000米=0.000008.982932428(弧度)，这个精度已经超出计算机浮点运算的精度，更别说我们以分米或者更小的单位旋转地球，精度会更高。因为计算机浮点计算的精度问题，旋转时子地图与子地图之间并不一致，当连续移动的时候就会产生抖动，这个时候选取以当前可视点为中心最近的子地图为参考，即将这一子地图计算机浮点所产生的转动弧度一致到其它所有子地图（在拖动操作鼠标放开时），即可以完成对地图浮动的修正，因为所需要修正的计算很小。因此对计算机CPU以及GPU的依赖也就很小。
具体的，所述子地图采用多分辨率金字塔模型设计组成地形，全球地形数据在预处理阶段根据子地图划分成若干数据子包存储。初始状态时，虚拟球形三维地图为球形，此时子地图采用低分辨率，通过贴图或者其他方式，展示在虚拟球形三维地图的球面上，随着虚拟球形三维地图的放大，子地图的分辨率逐渐提高，构建类似金字塔型的多级分辨率模型设计，进而降低计算机的GPU压力，采用多级分辨率为地图中常用技术手段，在此不多赘述。
具体的，所述硬件设备是头戴式头盔，AR眼镜或者裸眼3D投影设备。
具体的，所述视点是用户通过手指，鼠标或者触摸屏在所述虚拟球形三维地图的球面上选定的点，用户点选住视点后，拖动鼠标移动或者滑移手指，即可选择子地图，选择所需观察的目标区域。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种全球三维地图系统抖动消除方法，其特征在于：包括以下步骤，
S1，使用硬件设备在现实空间中投影建立虚拟球形三维地图；
S2，以所述虚拟球形三维地图的球心为中心，根据球面上的整数经纬度线条交叉形成若干原点坐标，相邻的四个所述原点坐标在所述虚拟球形三维地图的球面上定位框选一个子地图；
S3，所述虚拟球形三维地图以球心为初始原点进行缩放展示，当所述子地图在分辨率精度小于阈值的缩放状态下进行旋转时，以与视点距离最近的原点坐标进行弧度浮点运算，获取所述视点所处的所述子地图的第一转动弧度；
S4，与所述视点所处的子地图相接的其余子地图的转动弧度等同于所述第一转动弧度。
2.如权利要求1所述的一种全球三维地图系统抖动消除方法，其特征在于：所述阈值为一米。
3.如权利要求1所述的一种全球三维地图系统抖动消除方法，其特征在于：所述弧度浮点运算公式为360/2πr，r为地球半径。
4.如权利要求1所述的一种全球三维地图系统抖动消除方法，其特征在于：所述子地图采用多分辨率金字塔模型设计组成地形，全球地形数据在预处理阶段根据所述子地图数量划分成若干数据子包存储。
5.如权利要求1所述的一种全球三维地图系统抖动消除方法，其特征在于：所述硬件设备是头戴式头盔，AR眼镜或者裸眼3D投影设备。
6.如权利要求1所述的一种全球三维地图系统抖动消除方法，其特征在于：所述S3，所述视点是用户通过手指，鼠标或者触摸屏在所述虚拟球形三维地图的球面上选定的点。
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| CN202210904236.2A CN115202483A (zh) | 2022-07-29 | 2022-07-29 | 一种全球三维地图系统抖动消除方法 |
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|---|---|
| CN (1) | CN115202483A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116524143A (zh) * | 2023-06-25 | 2023-08-01 | 成都趋势电子有限责任公司 | 一种gis地图构建方法 |
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2022
- 2022-07-29 CN CN202210904236.2A patent/CN115202483A/zh active Pending
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