CN115439609B - 基于地图服务的三维模型渲染方法、系统、设备及介质 - Google Patents

基于地图服务的三维模型渲染方法、系统、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于地图服务的三维模型渲染方法、系统、设备及介质，所述方法包括：获取多个地图服务发布的瓦片数据，所述瓦片数据包括栅格数据源以及矢量数据源的数据源类型；判断所述地图服务返回的所述瓦片数据的数据源类型，若所述瓦片数据为栅格数据源类型则返回栅格数据源类型的图片；若所述瓦片数据为矢量数据源，则对矢量数据源的所述瓦片数据进行解析，读取出矢量数据源的点线面数据集合以绘制点线面数据的canvas图形返回；基于所述图片以及所述canvas图形创建图元对象，并将其套合在三维模型中进行渲染。本发明可实现WMS、WMTS、VTS等二维地图数据与三维模型融合，提高渲染质量。

Description

基于地图服务的三维模型渲染方法、系统、设备及介质
技术领域
本发明涉及地图渲染技术领域，尤其涉及一种基于地图服务的三维模型渲染方法、系统、设备及存储介质。
背景技术
由OGC(Open Geospatial Consortium，开放地理空间信息联盟)标准组织提出了Web二维地图数据的标准服务WMS(Web Map Service，网络地图服务),WMTS(Web Map TileService，地图瓦片服务)等，已是常见及常用的标准地图服务，该地图服务主要应用在二维地图；而应用在三维立体地图的开发软件有Supper Map inClient，Arcgis API ForJavaScript等，但是现有的三维软件只能解析二维的瓦片数据并渲染在地球的表面，并未达到能够与实际三维模型融合。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种基于地图服务的三维模型渲染方法，可实现WMS、WMTS、VTS的二维地图数据与三维模型融合，提高渲染质量。
本发明的目的之二在于提供一种基于地图服务的三维模型渲染系统。
本发明的目的之三在于提供一种电子设备。
本发明的目的之四在于提供一种计算机可读存储介质。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
基于地图服务的三维模型渲染方法，包括：
获取多个地图服务发布的瓦片数据，所述瓦片数据包括栅格数据源以及矢量数据源的数据源类型；
判断所述地图服务返回的所述瓦片数据的数据源类型，若所述瓦片数据为栅格数据源类型则返回栅格数据源类型的图片；若所述瓦片数据为矢量数据源，则对矢量数据源的所述瓦片数据进行解析，读取出矢量数据源的点线面数据集合以绘制点线面数据的canvas图形返回；
基于所述图片以及所述canvas图形创建图元对象，并将其套合在三维模型中进行渲染。
进一步地，获取所述瓦片数据前，还包括：
设置服务参数，所述服务参数包括服务地址、服务类型以及服务格式；
根据所述服务参数预先确定每个所述地图服务对应的解析和渲染方式。
进一步地，所述地图服务包括WMS服务、WMTS服务以及VTS服务。
进一步地，所述栅格数据源包括image类型数据；当所述地图服务返回的所述瓦片数据为image类型的数据源，则创建HTMLImageElement对象。
进一步地，所述矢量数据源包括GeoJSON格式数据；当所述地图服务返回的所述瓦片数据为GeoJSON格式，创建WebWorker线程异步处理GeoJSON格式数据，解析读取出GeoJSON格式数据要素信息中的点、线、面数据集合，并绘制成canvas图形返回。
进一步地，所述矢量数据源还包括PBF格式数据；当所述地图服务返回的所述瓦片数据为PBF格式，创建WebWorker线程异步处理PBF格式数据，对PBF格式数据进行解码分析并创建点、线、面的canvas图形返回。
进一步地，创建所述图元对象时，基于已创建的canvas图形或所述图片设置所述图元对象的材质参数；基于瓦片的网格范围创建图元几何。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
基于地图服务的三维模型渲染系统，执行如上述的基于地图服务的三维模型渲染方法；所述系统包括：
瓦片获取模块，获取多个地图服务发布的瓦片数据，所述瓦片数据包括栅格数据源以及矢量数据源的数据源类型；
数据解析模块，判断所述地图服务返回的所述瓦片数据的数据源类型，若所述瓦片数据为栅格数据源类型则返回栅格数据源类型的图片；若所述瓦片数据为矢量数据源，则对矢量数据源的所述瓦片数据进行解析，读取出矢量数据源的点线面数据集合以绘制点线面数据的canvas图形返回；
模型渲染模块，基于所述图片以及所述canvas图形创建图元对象，并将其套合在三维模型中进行渲染。
本发明的目的之三采用如下技术方案实现：
一种电子设备，其包括处理器、存储器及存储于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计算机程序时实现如上述的基于地图服务的三维模型渲染方法。
本发明的目的之四采用如下技术方案实现：
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现上述的基于地图服务的三维模型渲染方法。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明通过GeoServer地图服务器发布WMS、WMTS服务的瓦片数据，以及Arcgis发布VTS服务的瓦片数据，当服务返回瓦片数据为图片时，返回图片格式瓦片拼接渲染；当服务返回瓦片数据为GeoJSON或PBF格式的矢量数据，则解析读取出GeoJSON与PBF格式的点线面数据集合，绘制并返回canvas图形进行渲染，可自定义点、线、面的符号化，实现WMS、WMTS、VTS二维地图数据与三维模型融合的效果，提高三维地图渲染质量。
附图说明
图1为本发明基于地图服务的三维模型渲染方法的流程示意图；
图2为本发明geoJson格式数据解析处理流程示意图；
图3为本发明PBF格式数据解析处理流程示意图；
图4为本发明三维模型渲染系统的模块示意图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
实施例一
本实施例提供一种基于地图服务的三维模型渲染方法，通过该方法将二维地图数据与三维模型相融合，提高三维立体地图的渲染质量。
如图1所示，所述三维模型渲染方法主要包括如下步骤：
步骤S1：获取多个地图服务发布的瓦片数据，所述瓦片数据包括栅格数据源以及矢量数据源的数据源类型；
步骤S2：判断所述地图服务返回的所述瓦片数据的数据源类型，若所述瓦片数据为栅格数据源类型则返回栅格数据源类型的图片；若所述瓦片数据为矢量数据源，则对矢量数据源的所述瓦片数据进行解析，读取出矢量数据源的点线面数据集合以绘制点线面数据的canvas图形返回；
步骤S3：基于所述图片以及所述canvas图形创建图元对象，并将其套合在三维模型中进行渲染。
本实施例用户可预先通过GeoServer地图服务器添加地图服务并设置服务参数，所述服务参数包括服务地址、服务类型以及服务格式；根据所述服务参数预先确定每个所述地图服务对应的解析和渲染方式，通过三个必须参数能够判断该服务需要的解析方式和渲染方式。其中，服务地址为URL地址，服务类型包括了WMS服务、WMTS服务、VTS服务等，所述服务格式则包括了矢量数据源以及栅格数据源等。
由椭球体网格计算瓦片对应的X、Y行列及级别L，其中，获取级别是为了要传到各个标准服务去获取对应的数据，比如wms，wmts都是需要传入tileMaxtriLabel中需要含有级别，而VTS服务的标准可以直接{z}/{x}{y}这样的格式获取数据，其中z就是级别。
其后，转换各个服务要求的行列号获取WMS、WMTS、VTS服务的瓦片数据，存储瓦片行列号及级别，再进一步解析服务返回的数据。
当所述地图服务返回的所述瓦片数据为栅格数据源，即image类型的图片时，则直接创建HTMLImageElement对象，所创建的图片对象为需要传入到WebGL渲染的所需纹理，后续传入材质当作纹理使用。
当所述地图服务返回的所述瓦片数据为矢量数据源中的GeoJSON格式，如图2所示，创建WebWorker线程异步处理GeoJSON格式数据，其中，创建WebWorker线程的目的在于不与主线程同步进行，不阻塞主线程运行，可同时处理更多的数据，处理完再返回到主线程进行渲染。
解析读取出GeoJSON格式数据要素信息中的点、线、面数据集合，并绘制成canvas图形返回。
其中，点数据默认画10个像素白色点表达，通过提供的接口额外传入图标或模型以配置图标及模型替换。其中线数据默认画1个像素白色线表达，可自定义线的颜色、宽度、透明度、边框等表达，使得在绘制过程中使用自定义参数进行绘制。其中面数据默认画白色面表达，可自定义面的颜色、透明度、边框等表达。同时点、线、面数据都可以读取每一个feature中的properties的属性信息来绘制文本标注，即GeoJSON格式除了点线面必要值外，可以额外携带属性存放在properties字段对象中，而本实施例即可使用属性信息来绘制文本标注；而文本标注作用是增加渲染的结果，在线、面渲染绘制中同时通过文本标注来表达该线、面的文本意思。最终把所有的结果合并绘制成一个canvas返回。
当所述地图服务返回的所述瓦片数据为矢量数据源的PBF格式，如图3所示，创建WebWorker线程异步处理PBF格式数据，由于PBF数据是矢量数据，是一种编码后的数据(为了传输和性能)，不像GeoJSON是JSON数据可以直接读取，因此需要使用Mapbox提供的pbf.js解码程序对PBF数据解码才能读取，其后根据数据类型读取点、线、面数据，将点、线、面数据解码等到feature并能够获取到geometry，根据点线面不同的绘制方式(参照PBF标准编写绘制命令)绘制出canvas内容进行返回。
经过上述解析后可获得不同的瓦片数据以及已创建的canvas图形或图片对象，进一步创建图元对象，创建所述图元对象过程中，基于已创建的canvas图形或图片对象设置所述图元对象的材质参数，而图元几何则使用瓦片的网格矩形范围创建，其网格矩形范围即为行列与级别创建出来矩形范围，以椭球中心原点计算的几何对象，根据矩形四个坐标点输出顶点坐标(几何对象包含顶点坐标、可选索引等)，其中顶点坐标是WebGL渲染使用；并且可设置将图元对象套合在地形或三维模型上，或同时套合在地形以及三维立体模型上进行渲染，提高渲染质量。
实施例二
本实施例提供一种基于地图服务的三维模型渲染系统，执行如实施例一所述的基于地图服务的三维模型渲染方法；如图4所示，所述系统包括：
瓦片获取模块，获取多个地图服务发布的瓦片数据，所述瓦片数据包括栅格数据源以及矢量数据源的数据源类型；
数据解析模块，判断所述地图服务返回的所述瓦片数据的数据源类型，若所述瓦片数据为栅格数据源类型则返回栅格数据源类型的图片；若所述瓦片数据为矢量数据源，则对矢量数据源的所述瓦片数据进行解析，读取出矢量数据源的点线面数据集合以绘制点线面数据的canvas图形返回；
模型渲染模块，基于所述图片以及所述canvas图形创建图元对象，并将其套合在三维模型中进行渲染。
本实施例通过WMS、WMTS、VTS地图服务发布图片、GeoJSON以及PBF格式的矢量数据，返回图片格式瓦片拼接渲染，返回GeoJSON与PBF格式能够实现自定义点、线、面的符号化，实现WMS、WMTS、VTS等二维地图数据与三维模型融合效果，提高渲染质量。
在一些实施例中，还提供一种电子设备，其包括处理器、存储器及存储于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计算机程序时实现实施例一中的基于地图服务的三维模型渲染方法。
另外，在一些实施例中，还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现如实施例一所述的基于地图服务的三维模型渲染方法。
上述系统、设备及存储介质与前述实施例中的方法是基于同一发明构思下的多个方面，在前面已经对方法实施过程作了详细的描述，所以本领域技术人员可根据前述描述清楚地了解本实施例中的系统、设备及存储介质的结构及实施过程，为了说明书的简洁，在此就不再赘述。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (8)

1.基于地图服务的三维模型渲染方法，其特征在于，包括：
获取多个地图服务发布的瓦片数据，所述瓦片数据包括栅格数据源以及矢量数据源的数据源类型；
判断所述地图服务返回的所述瓦片数据的数据源类型，若所述瓦片数据为栅格数据源类型则返回栅格数据源类型的图片；若所述瓦片数据为矢量数据源，则对矢量数据源的所述瓦片数据进行解析，读取出矢量数据源的点线面数据集合以绘制点线面数据的canvas图形返回；
基于所述图片以及所述canvas图形创建图元对象，并将其套合在三维模型中进行渲染；
获取所述瓦片数据前，还包括：
设置服务参数，所述服务参数包括服务地址、服务类型以及服务格式；
根据所述服务参数预先确定每个所述地图服务对应的解析和渲染方式；
所述地图服务包括WMS服务、WMTS服务以及VTS服务；由椭球体网格计算瓦片对应的X、Y行列及级别L，转换各个服务要求的行列号获取WMS、WMTS、VTS服务的瓦片数据，存储瓦片行列号及级别，再进一步解析服务返回的数据。
2.根据权利要求1所述的基于地图服务的三维模型渲染方法，其特征在于，
所述栅格数据源包括image类型数据；当所述地图服务返回的所述瓦片数据为image类型的数据源，则创建HTMLImageElement对象。
3.根据权利要求1所述的基于地图服务的三维模型渲染方法，其特征在于，所述矢量数据源包括GeoJSON格式数据；当所述地图服务返回的所述瓦片数据为GeoJSON格式，创建WebWorker线程异步处理GeoJSON格式数据，解析读取出GeoJSON格式数据要素信息中的点、线、面数据集合，并绘制成canvas图形返回。
4.根据权利要求3所述的基于地图服务的三维模型渲染方法，其特征在于，所述矢量数据源还包括PBF格式数据；当所述地图服务返回的所述瓦片数据为PBF格式，创建WebWorker线程异步处理PBF格式数据，对PBF格式数据进行解码分析并创建点、线、面的canvas图形返回。
5.根据权利要求1所述的基于地图服务的三维模型渲染方法，其特征在于，创建所述图元对象时，基于已创建的canvas图形或所述图片设置所述图元对象的材质参数；基于瓦片的网格范围创建图元几何。
6.基于地图服务的三维模型渲染系统，其特征在于，执行如权利要求1～5任一所述的基于地图服务的三维模型渲染方法；所述系统包括：
瓦片获取模块，获取多个地图服务发布的瓦片数据，所述瓦片数据包括栅格数据源以及矢量数据源的数据源类型；
数据解析模块，判断所述地图服务返回的所述瓦片数据的数据源类型，若所述瓦片数据为栅格数据源类型则返回栅格数据源类型的图片；若所述瓦片数据为矢量数据源，则对矢量数据源的所述瓦片数据进行解析，读取出矢量数据源的点线面数据集合以绘制点线面数据的canvas图形返回；
模型渲染模块，基于所述图片以及所述canvas图形创建图元对象，并将其套合在三维模型中进行渲染。
7.一种电子设备，其特征在于，其包括处理器、存储器及存储于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计算机程序时实现权利要求1～5任一所述的基于地图服务的三维模型渲染方法。
8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1～5任一所述的基于地图服务的三维模型渲染方法。
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