CN116912361A - 基于mapbox-gl的3D注记编辑方法及系统 - Google Patents

基于mapbox-gl的3D注记编辑方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种基于mapbox‑gl的3D注记编辑方法及系统，使用地图服务器发布地图切片服务，为浏览器提供地物空间位置及属性数据等获取服务；根据参数生成three.js中camera、scene、light等基础要素；根据参数生成canvas，将canvas作为参数生成texture,并将texture作为参数生成material，根据参数生成geometry，将material、geometry作为参数生成mesh，将mesh添加至sence中并生成渲染器准备进行渲染；将three.js中3D注记从三维坐标系转换为Web Mercator坐标系，使用mapbox‑gl的addLayer渲染至地图中；使用mapbox‑gl的getLayer,传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的注记进行参数编辑配置，重新渲染至地图中。本发明基于mapbox‑gl与three.js来实现3D注记的编辑，使用mapbox‑gl的addLayer将3D注记添加到地图渲染并显示出来。

Description

基于mapbox-gl的3D注记编辑方法及系统
技术领域
本发明属于地图3D注记绘制技术领域，特别涉及一种基于mapbox-gl的3D注记编辑方法及系统。
背景技术
近年来，传统二维平面地图向三维立体地图展示已成为在线地图服务发展的必由之路，多数地图服务厂商提供的三维地图提供地图旋转、偏移、加载三维模型等服务，但三维模型中3D注记因无法设置高度而被三维模型遮盖，同时，因三维模型中3D注记定制化、个性化展示要求，对注记位置、高度、内容、字型、字大、色彩等参数进行快速编辑、配置的需求也日益迫切。
目前，也有部分专利文献提出解决基于在线地图服务的注记绘制及调度优化的问题，如：“一种基于mapbox-gl的图形绘制方法及相关设备”（申请号：202211023512.0）通过mapbox-gl及其算法插件turf.js实现图形的绘制，使用mapbox-gl的addSource函数加载canvas图片资源，使用addLayer函数将图层资源添加到地图中并显示出来，对3D注记实现有一定借鉴意义；“一种三维立体注记调度显示的方法”通过WebGL技术以高帧率调度显示海量立体标注，解决传统注记切片服务在三维地图中出现文字倒置和三维地图缩放倒置文字时大时小的问题，并可使海量注记数据进行避让显示，但三维立体注记并非三维且具备高度的注记显示方式，在地图中加载三维模型仍会造成注记被模型压盖、遮挡现象，同时，也无益于三维注记参数快速配置、编辑的商业化应用。
发明内容
鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供的基于mapbox-gl的3D注记编辑方法及系统，本方法原理简单、复用性强，可以快速对二维地图中三维注记进行大量级、高效能的快速编辑和渲染，能有效降低浏览器端资源占用和渲染卡顿现象，适用范围广，推广性强。
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：
一种基于mapbox-gl的3D注记编辑方法，步骤为：
步骤S1：使用地图服务器发布地图切片服务，为浏览器提供包括地物空间位置和属性数据在内的参数；
步骤S2：利用 three.js生成包含camera、scene和light在内的基础要素；
步骤S3：根据参数生成canvas，将canvas作为参数生成texture,并将texture作为参数生成material，根据参数生成geometry，将material、geometry作为参数生成mesh，将mesh添加至sence中并生成renderer准备进行渲染；
步骤S4：将three.js中3D注记从三维坐标系转换为Web Mercator坐标系，使用mapbox-gl的addLayer渲染至地图中；
步骤S5：使用mapbox-gl的getLayer传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的注记进行参数编辑配置，重新渲染至地图中。
优选地，步骤S1中，使用GeoServer地图服务器发布地图矢量切片,通过浏览器请求获取地物属性数据并转化为JSON数据格式存储，并解析为3D注记的包括位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大和色彩在内的数据；所述的参数包括位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大和色彩在内的注记可配置的参数。
优选地，步骤S3中，通过3D注记的包括位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大和色彩在内的数据生成canvas。
优选地，步骤S3中，调用three.js的PlaneGeometry方法将3D注记宽度和长度作为参数生成geometry；
调用three.js的CanvasTexture方法添加canvas生成texture；
调用three.js的MeshBasicMaterial方法将texture作为参数生成material；
调用three.js的Mesh方法将geometry和material作为参数生成mesh,并将mesh添加到scene中；
调用three.js的WebGLRenderer方法将地图中canvas和上下文对象作为参数生成renderer；
调用three.js的DirectionalLight方法生成平行光束，设置光线的的照射角度并将其添加至sence中。
优选地，步骤S5中，
调用mapbox-gl的mapboxgl.MercatorCoordinate.fromLngLat方法将3D注记XY坐标及高度转换为四维矩阵中注记绕X轴、Y轴、Z轴的旋转量，以此生成注记的对应的四维矩阵，并将此四维矩阵赋予camera的projectionMatrix,将sence和camera添加到renderer中，渲染显示于地图中。
优选地，步骤S5中，调用mapbox-gl的getLayer方法获取3D注记对应图层ID，修改传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的3D注记位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大、色彩进行编辑，重新渲染至地图中完成3D注记编辑。
优选地，包括数据获取模块、场景生成模块、注记生成模块、坐标转换模块和注记编辑模块；
数据获取模块用于从地图服务器获取发布的地图切片服务，为浏览器提供包括地物空间位置及属性数据在内的参数；
场景生成模块用于根据参数生成three.js中包括camera、scene和light在内三维场景基础要素；
注记生成模块用于根据参数生成canvas，将canvas作为参数生成texture,并将texture作为参数生成material，根据参数生成geometry，将material、geometry作为参数生成mesh，将mesh添加至sence中并生成渲染器准备进行渲染；
坐标转换模块用于将three.js中3D注记从三维坐标系转换为Web Mercator坐标系，使用mapbox-gl的addLayer渲染至地图中；
注记编辑模块用于使用mapbox-gl的getLayer,传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的3D注记进行参数编辑配置，重新渲染至地图中。
优选地，包括存储器和处理器；处理器用于处理基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的处理过程，存储器用于储存该处理过程。
本发明可达到以下有益效果：
1、本方法可以在现有主流二维地图中以高帧率渲染具备高度的三维注记，突破二维地图立体注记被三维模型遮挡、压盖的问题，并可由用户对注记位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大、色彩等参数进行快速编辑、配置，为商业化地图三维可视化技术提供一种更高效、更便捷的注记编辑解决方案。
2、本方法所提供系统界面简洁，注重使用人员体验，业务人员能进行实时编辑和预览，可以根据编辑界面快速对二维地图中三维注记进行定制化编辑，能有效降低人员操作的沉没成本。
3、本方法原理简单、复用性强。可以快速对二维地图中三维注记进行大量级、高效能的快速编辑和渲染，能有效降低浏览器端资源占用和渲染卡顿现象，适用范围广，推广性强。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的流程图；
图2为本发明基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的较佳实施例中整个执行过程的流程图;
图3为本发明基于mapbox-gl的3D注记编辑系统的较佳实施例的原理示意图；
图4为本发明基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的较佳实施例中注记参数默认渲染的示意图；
图5为本发明基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的较佳实施例中注记参数编辑渲染的示意图；
图6为本发明终端的较佳实施例的运行环境示意图。
具体实施方式
实施例1：
本发明通过mapbox在线地图服务和three.js三维地图绘制技术，使用canvas画布构建注记贴图，并通过坐标转换算法将three.js世界坐标系转换为mapbox的WebMercator坐标系，以高帧率渲染具备高度的三维注记，突破二维地图立体注记被三维模型遮挡、压盖的问题，并可由用户对注记位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大、色彩等参数进行快速编辑、配置，为地图三维可视化技术提供一种更高效、更便捷的注记编辑解决方案。具体实施方案如下：
优选的方案如图1至图6所示，一种基于mapbox-gl的3D注记编辑方法，步骤为：
步骤S1：使用地图服务器发布地图切片服务，为浏览器提供包括地物空间位置和属性数据在内的参数；
步骤S2：利用 three.js生成包含camera、scene和light在内的基础要素；
步骤S3：根据参数生成canvas，将canvas作为参数生成texture,并将texture作为参数生成material，根据参数生成geometry，将material、geometry作为参数生成mesh，将mesh添加至sence中并生成renderer准备进行渲染；
步骤S4：将three.js中3D注记从三维坐标系转换为Web Mercator坐标系，使用mapbox-gl的addLayer渲染至地图中；
步骤S5：使用mapbox-gl的getLayer传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的注记进行参数编辑配置，重新渲染至地图中。
本发明中的英文词汇所代表的含义为：
mapbox vector Tile表示为地图矢量切片；
canvas表示为画布；
geometry表示为几何对象；
texture表示为贴图纹理；
material表示为材质；
mesh表示为网格对象；
scene表示为场景；
renderer表示为渲染器；
camera表示为相机；
projectionMatrix表示为投影矩阵；
light表示为光束；
DirectionalLight表示平行光束；
Three.js是一款运行在浏览器中的 3D 引擎（基于WebGL的API的封装），可以用它来创造你所需要的一系列3D动画场景，如最近比较火的在线试衣间、医疗设备可视化等等。
mapbox-gl是MapBox提供的JavaScript SDK，可用于各种前端地理信息数据可视化的开发。
getLayer用于获取基于其名称(必须是唯一的)或索引的图层。其中，索引依赖于自下而上的水平图遍历顺序。此外，如果同时给出名称和索引，则索引将优先。
json的全称为：JavaScript Object Notation，是一种轻量级的数据交互格式。
AddLayer是一种向地图文档添加图层或图层组的简单方法。
mapboxgl.MercatorCoordinate.fromLngLat表示为：MercatorCoordinate坐标转换函数，将输入的经纬度数组转化为MercatorCoordinate坐标系的函数方法，可以获得包含MercatorCoordinate坐标系的X轴、Y轴、Z轴坐标值。
projectionMatrix表示为：投影矩阵，将用于投影变换，投影变换是三维场景中的物体正确渲染到二维屏幕的重要过程之一。在透视矩阵中，有几个重要元素：视场角、成像设备的宽高比、场景中能看到的最近距离以及最远距离，通过这几个参数可以定义一个视锥体对象，从而模拟人眼或者相机的在三维空间中的成像原理，通常有这个几个值就可以构造一个4x4的矩阵，通过WebGL提供的接口设置即可。
进一步地，步骤S1中，使用GeoServer地图服务器发布地图矢量切片（mapboxvector Tile）,通过浏览器请求获取地物属性数据并转化为JSON数据格式存储，并解析为3D注记的包括位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大和色彩在内的数据；
进一步地，步骤S3中，通过3D注记的包括位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大和色彩在内的数据生成canvas（画布）。
进一步地，步骤S3中，调用three.js的PlaneGeometry方法将3D注记宽度和长度作为参数生成geometry（几何对象）；
调用three.js的CanvasTexture方法添加canvas（画布）生成texture（贴图纹理）。
调用three.js的MeshBasicMaterial方法将texture作为参数生成material（材质）。
调用three.js的Mesh方法将geometry和material（材质）作为参数生成mesh,并将mesh（网格对象）添加到scene（场景）中。
调用three.js的WebGLRenderer方法将地图中canvas（画布）和上下文对象作为参数生成renderer（渲染器）；
调用three.js的DirectionalLight方法生成平行光束，设置光线的的照射角度并将其添加至scene中。
进一步地，步骤S5中，
调用mapbox-gl的mapboxgl.MercatorCoordinate.fromLngLat方法将3D注记XY坐标及高度转换为四维矩阵中注记绕X轴、Y轴、Z轴的旋转量，以此生成注记的对应的四维矩阵，并将此四维矩阵赋予camera的projectionMatrix,将sence和camera添加到renderer（渲染器）中，渲染显示于地图中。
进一步地，步骤S5中，调用mapbox-gl的getLayer方法获取3D注记对应图层ID，修改传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的3D注记位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大、色彩进行编辑，重新渲染至地图中完成3D注记编辑。
基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的3D注记编辑系统，包括数据获取模块、场景生成模块、注记生成模块、坐标转换模块和注记编辑模块；
数据获取模块用于从地图服务器获取发布的地图切片服务，为浏览器提供包括地物空间位置及属性数据在内的参数；
场景生成模块用于根据参数生成three.js中包括camera、scene和light在内三维场景基础要素；
注记生成模块用于根据参数生成canvas，将canvas作为参数生成texture,并将texture作为参数生成material，根据参数生成geometry，将material、geometry作为参数生成mesh，将mesh添加至sence中并生成渲染器准备进行渲染；
坐标转换模块用于将three.js中3D注记从三维坐标系转换为Web Mercator坐标系，使用mapbox-gl的addLayer渲染至地图中；
注记编辑模块用于使用mapbox-gl的getLayer,传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的3D注记进行参数编辑配置，重新渲染至地图中。
此外，为了实现上述目的，本发明还提供一种终端，其中，所述终端包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的基于mapbox-gl的3D注记编辑程序，所述基于mapbox-gl的3D注记编辑程序被所述处理器执行时实现如下所述的基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的步骤。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有基于mapbox-gl的3D注记编辑程序，所述基于mapbox-gl的3D注记编辑程序被处理器执行时实现如上所述的基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的步骤。
本发明使用地图服务器发布地图切片服务，为浏览器提供地物空间位置及属性数据等获取服务；根据参数生成three.js中camera、scene、light等基础要素；根据参数生成canvas，将canvas作为参数生成texture,并将texture作为参数生成material，根据参数生成geometry，将material、geometry作为参数生成mesh，将mesh添加至sence中并生成渲染器准备进行渲染；将three.js中3D注记从三维坐标系转换为Web Mercator坐标系，使用mapbox-gl的addLayer渲染至地图中；使用mapbox-gl的getLayer,传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的注记进行参数编辑配置，重新渲染至地图中。本发明基于mapbox-gl与three.js来实现3D注记的编辑，使用mapbox-gl的addLayer将3D注记添加到地图渲染并显示出来。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于mapbox-gl的3D注记编辑方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤S1：使用地图服务器发布地图切片服务，为浏览器提供包括地物空间位置和属性数据在内的参数；
步骤S2：利用 three.js生成包含camera、scene和light在内的基础要素；
步骤S3：根据参数生成canvas，将canvas作为参数生成texture,并将texture作为参数生成material，根据参数生成geometry，将material、geometry作为参数生成mesh，将mesh添加至sence中并生成renderer准备进行渲染；
步骤S4：将three.js中3D注记从三维坐标系转换为Web Mercator坐标系，使用mapbox-gl的addLayer渲染至地图中；
步骤S5：使用mapbox-gl的getLayer传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的注记进行参数编辑配置，重新渲染至地图中。
2.根据权利要求1所述的基于mapbox-gl的3D注记编辑方法，其特征在于：步骤S1中，使用GeoServer地图服务器发布地图矢量切片,通过浏览器请求获取地物属性数据并转化为JSON数据格式存储，并解析为3D注记的包括位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大和色彩在内的数据；所述的参数包括位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大和色彩在内的注记可配置的参数。
3.根据权利要求2所述的基于mapbox-gl的3D注记编辑方法，其特征在于：步骤S3中，通过3D注记的包括位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大和色彩在内的数据生成canvas。
4.根据权利要求3所述的基于mapbox-gl的3D注记编辑方法，其特征在于：步骤S3中，调用three.js的PlaneGeometry方法将3D注记宽度和长度作为参数生成geometry；
调用three.js的CanvasTexture方法添加canvas生成texture；
调用three.js的MeshBasicMaterial方法将texture作为参数生成material；
调用three.js的Mesh方法将geometry和material作为参数生成mesh,并将mesh添加到scene中；
调用three.js的WebGLRenderer方法将地图中canvas和上下文对象作为参数生成renderer；
步骤S2中，调用three.js的DirectionalLight方法生成平行光束，设置光线的的照射角度并将其添加至sence中。
5.根据权利要求1所述的基于mapbox-gl的3D注记编辑方法，其特征在于：步骤S5中，调用mapbox-gl的mapboxgl.MercatorCoordinate.fromLngLat方法将3D注记XY坐标及高度转换为四维矩阵中注记绕X轴、Y轴、Z轴的旋转量，以此生成注记的对应的四维矩阵，并将此四维矩阵赋予camera的projectionMatrix,将sence和camera添加到renderer中，渲染显示于地图中。
6.根据权利要求1所述的基于mapbox-gl的3D注记编辑方法，其特征在于：步骤S5中，调用mapbox-gl的getLayer方法获取3D注记对应图层ID，修改传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的3D注记位置、高度、宽度、长度、内容、字型、字大、色彩进行编辑，重新渲染至地图中完成3D注记编辑。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的3D注记编辑系统，其特征在于：包括数据获取模块、场景生成模块、注记生成模块、坐标转换模块和注记编辑模块；
数据获取模块用于从地图服务器获取发布的地图切片服务，为浏览器提供包括地物空间位置及属性数据在内的参数；
场景生成模块用于根据参数生成three.js中包括camera、scene和light在内三维场景基础要素；
注记生成模块用于根据参数生成canvas，将canvas作为参数生成texture,并将texture作为参数生成material，根据参数生成geometry，将material、geometry作为参数生成mesh，将mesh添加至sence中并生成渲染器准备进行渲染；
坐标转换模块用于将three.js中3D注记从三维坐标系转换为Web Mercator坐标系，使用mapbox-gl的addLayer渲染至地图中；
注记编辑模块用于使用mapbox-gl的getLayer,传入需要编辑的图层ID，对响应图层内的3D注记进行参数编辑配置，重新渲染至地图中。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的终端，其特征在于：包括存储器和处理器；处理器用于处理基于mapbox-gl的3D注记编辑方法的处理过程，存储器用于储存该处理过程。
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