CN117909099A - 一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法及系统 - Google Patents

一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法及系统 Download PDF

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CN117909099A CN202410098294.XA CN202410098294A CN117909099A CN 117909099 A CN117909099 A CN 117909099A CN 202410098294 A CN202410098294 A CN 202410098294A CN 117909099 A CN117909099 A CN 117909099A
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张发勇
常萱
王卫
包金坤
凌逸菲
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Abstract

本发明公开了一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法及系统，该方法包括：服务器获取3DTiles三维地质体模型；客户端通过远程调用机制向服务器发送开挖分析任务的请求；服务器根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务并将开挖分析任务相关结果数据发送给客户端；客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果。本发明基于3DTiles的数据传输架构不仅提高了数据传输的效率，还使得客户端和服务器之间的通信更加灵活多样。通过3DTiles的高度优化和压缩算法，可以在保持数据精度的同时，降低传输带宽需求，从而提高整体性能。本发明为用户提供了更快速、更流畅的数据浏览和分析体验，加强了协同工作的效果。

Description

一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法及系统
技术领域
本发明属于三维建模技术领域，具体涉及一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法及系统。
背景技术
在地理应用技术领域，Web三维渲染技术的流行带来了许多创新和便利，许多GIS应用程序也开始利用Web三维渲染，以便用户可以更直观的浏览和分析地理数据，支持城市规划、资源管理等。它使得地理信息可以以交互式的方式呈现给用户。
目前，关于Web上的在线三维地质体开挖分析服务相对较为稀缺，无法充分满足对三维空间地质体进行深入分析的需求。传统的支持方法主要集中在桌面端功能上，在满足实时协作和远程访问等方面存在一定的不足。这限制了地质体分析工作的灵活性和便捷性，尤其对于需要多方共同参与的项目而言，传统方法显得相对狭隘。因此，迫切需要创新性的Web在线三维地质体开挖分析服务，以更好地满足广泛的地质体分析需求，提高工作效率和数据共享的便捷性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，本发明提供了一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法及系统，本发明将传统的桌面分析功能平滑迁移至可支持Web的在线开挖分析服务，通过这一创新性方法，用户得以在Web平台上进行高效、实时的三维地质体开挖分析，为地质领域的专业人士提供了更为便捷和灵活的工作环境。
为了实现预期效果，本发明采用了以下技术方案：
本发明公开了一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，包括：
服务器获取3DTiles三维地质体模型；
客户端通过远程调用机制向服务器发送开挖分析任务的请求；
服务器根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务并将开挖分析任务相关结果数据发送给客户端；
客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果。
进一步地，所述服务器包括采集模块、模型构建模块、存储模块；所述采集模块用于采集地质数据；所述模型构建模块用于根据地质数据构建3DTiles的CX3格式三维地质体模型；所述存储模块用于存储3DTiles的CX3格式三维地质体模型。
进一步地，所述服务器还包括地质数据处理和分析模块，所述地质数据处理和分析模块用于处理客户端的请求并执行开挖分析任务。
进一步地，所述CX3格式三维地质体模型配置有对应的开挖要求信息，所述开挖要求信息中记载所述服务器执行开挖分析任务时，在闭合的地质体范围向下延伸构建辅助开挖体，开挖角度大于或等于30度且小于或等于90度。
进一步地，所述服务器根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务包括：响应于所述客户端选择自定义深度进行开挖，所述服务器以3DTiles三维地质体模型的顶部标高为基准向下开挖预设深度的地质体；响应于所述客户端选择标准高度进行开挖，所述服务器以此为3DTiles三维地质体模型的底部标高进行开挖。
进一步地，所述远程调用机制采用gRPC远程调用框架，所述gRPC远程调用框架定义了远程服务和进行跨网络通信的工具、客户端和服务器之间的服务接口。
进一步地，所述服务接口采用C++语言实现，并支持解析JSON格式的参数。
进一步地，所述客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果包括：客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，使用相应的渲染引擎或库来展示三维地质体模型，再将三维地质体模型在Web平台上进行可视化展示。
进一步地，该方法还包括：
客户端通过远程调用机制向服务器发送模型数据请求；
服务器根据客户端的请求将相应模型数据反馈给客户端；
客户端在获取模型数据后，在Web平台上展示相应可视化三维地质体模型；
响应于用户在Web平台上的可视化三维地质体模型上进行开挖绘制操作，所述客户端生成对应的开挖分析任务，所述开挖分析任务中记载有开挖范围、开挖角度和开挖深度。
本发明公开了一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析系统，包括：
服务器，用于获取3DTiles三维地质体模型；用于根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务并将开挖分析任务相关结果数据发送给客户端；
客户端，用于通过远程调用机制向服务器发送开挖分析任务的请求；用于获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供了一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法及系统，本发明基于3DTiles的数据传输架构不仅提高了数据传输的效率，还使得客户端和服务器之间的通信更加灵活多样。通过3DTiles的高度优化和压缩算法，可以在保持数据精度的同时，降低传输带宽需求，从而提高整体性能。本发明为用户提供了更快速、更流畅的数据浏览和分析体验，加强了协同工作的效果。本发明可以实现Web端的三维地质体开挖分析，并且由于3DTiles使用了空间分割的概念，将地理空间数据划分为瓦片，每个瓦片可以独立存储和传输。这使得只需加载和处理视线内的数据，而不是整个场景，从而减少了数据传输和加载的开销，通过其本身的高效压缩原理，加速了分析结果在Web上的加载速度和高效显示。此外，3DTiles还支持多种类型的3D数据，包括三维模型、点云、地形、建筑物、植被等，使其适用于不同类型的三维地质体分析。通过分层结构和级别细节，可以根据需要动态加载和卸载不同层次的数据，以满足不同用户需求。
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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法的流程图。
图2是本发明实施例提供的一种范围选取示意图。
图3是本发明实施例提供的一种成果展示示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
参见图1至图3，本发明公开了一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，包括：
步骤一、服务器获取3DTiles三维地质体模型；
优选的，所述服务器包括采集模块、模型构建模块、存储模块；所述采集模块用于采集地质数据；所述模型构建模块用于根据地质数据构建3DTiles的CX3格式三维地质体模型；所述存储模块用于存储3DTiles的CX3格式三维地质体模型。
示例性的，通过应用地质勘探、地球物理探测和深度钻探等多种手段，采集大量精准的地质数据，然后，通过数据清洗、预处理和复杂的计算分析过程，构建出符合标准的CX3格式三维地质体模型，并将其存储于服务器中。同时，还需要获取多项关键分析参数，其中包括地质体模型的读取路径及名称等基础信息。
进一步地，所述服务器还包括地质数据处理和分析模块，所述地质数据处理和分析模块用于处理客户端的请求并执行开挖分析任务。
进一步地，所述CX3格式三维地质体模型配置有对应的开挖要求信息，所述开挖要求信息中记载所述服务器执行开挖分析任务时，在闭合的地质体范围向下延伸构建辅助开挖体，开挖角度大于或等于30度且小于或等于90度。
具体地，因为CX3格式三维地质体模型是基于三角网构建的，为了保证开挖的准确性和可控性，需要在CX3格式三维地质体模型上获取开挖范围、开挖角度和开挖深度等参数。
值得注意的是，由于本发明特别关注了原始模型坐标系及最终分析结果输出坐标系的设定，在原始CX3文件中没有标注坐标系信息，但因为在3DTiles中，每个瓦片都有一个边界框用于指定瓦片的空间范围。这个边界框通常使用地理坐标系(如经纬度)或投影坐标系(如平面坐标系)来定义，这有助于在整个3DTiles数据集中保持一致的地理空间关系。也就是将开挖出的模型从获取到的CX3模型坐标系转换至所需要显示的区域地理坐标系，例如阿克苏四石场模型即4326坐标系分析后转换为4536坐标系输出。因此，虽然3DTiles本身不会强制要求使用特定的坐标系，但为了正确地在地球表面上显示地理空间数据，需要在创建3DTiles数据时明确定义和处理坐标系。这一系列的准备工作为后续的深入地质分析提供了可靠的基础以满足复杂地质环境下的科学研究和工程需求。
步骤二、客户端通过远程调用机制向服务器发送开挖分析任务的请求；
在一个实施例中，所述远程调用机制采用gRPC远程调用框架，所述gRPC远程调用框架定义了远程服务和进行跨网络通信的工具、客户端和服务器之间的服务接口。
在另一个实施例中，所述服务接口采用C++语言实现，并支持解析JSON格式的参数。
具体地，客户端通过远程调用(RPC)机制与服务器端的地质数据处理和分析模块进行高效交互，这不仅确保服务器能够接收客户端的请求并正确响应，通过这一机制，客户端还得以根据特定需求向服务器端发送请求，从而获取详细的地质数据或执行特定的地质分析任务。同时，服务器端的地质数据处理和分析模块具备强大的计算能力，能够高效地处理客户端的请求，执行复杂的模型分析任务。客户端还可获取已完成的分析结果，以便进一步的研究。这整个过程有效地支持了地质数据的获取、分析与利用，为用户提供了可靠而灵活的地质体模型分析服务。
步骤三、服务器根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务并将开挖分析任务相关结果数据发送给客户端；
进一步地，所述服务器根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务包括：响应于所述客户端选择自定义深度进行开挖，所述服务器以3DTiles三维地质体模型的顶部标高为基准向下开挖预设深度的地质体；响应于所述客户端选择标准高度进行开挖，所述服务器以此为3DTiles三维地质体模型的底部标高进行开挖。
具体地，本发明充分考虑了地质结构的复杂性，在进行开挖时，可以根据需要选择自定义深度或者标准高度进行开挖。通过自定义设置角度和深度，不仅能够满足用户的实际需求，还能最大限度开挖出准确的地质体。
步骤四、客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果。
优选的，所述客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果包括：客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，使用相应的渲染引擎或库来展示三维地质体模型，再将三维地质体模型在Web平台上进行可视化展示。
具体地，Web平台获取服务端返回的3DTiles格式的三维地质体模型，3DTiles格式通常用于高效地存储和传输大规模的地理信息数据。在获取到这些模型数据后，可以使用相应的渲染引擎或库，比如Three.js或CesiumJS等，来展示这些三维地质体模型。这样的工具不仅能够在浏览器中实现快速的渲染和交互，还提供了各种功能，如缩放、旋转、平移和查询地质信息等。基于3DTiles格式的三维地质体模型，展示在Web平台上可以为地理信息的可视化提供强大而灵活的解决方案。
优选的实施例中，该方法还包括：
客户端通过远程调用机制向服务器发送模型数据请求；
服务器根据客户端的请求将相应模型数据反馈给客户端；
客户端在获取模型数据后，在Web平台上展示相应可视化三维地质体模型；
响应于用户在Web平台上的可视化三维地质体模型上进行开挖绘制操作，所述客户端生成对应的开挖分析任务，所述开挖分析任务中记载有开挖范围、开挖角度和开挖深度。
具体地，通过3DTiles技术，本发明可以实现客户端与服务器之间的快速高效数据传输，为用户提供更优质的服务和协同工作体验。用户将CX3模型传输至系统服务端，Web平台在前端将模型展示出来，用户在Web平台展示的模型上绘制出一个闭合的开挖范围，并给出开挖角度开挖深度坐标系等参数以JSON的格式传给服务端，调用接口进行分析，3DTiles格式分析结果存储在服务器指定路径下并将路径返回给Web平台，由Web平台获取模型实现实时、动态的数据展示与交互。
本发明基于3DTiles的数据传输架构不仅提高了数据传输的效率，还使得客户端和服务器之间的通信更加灵活多样。通过3DTiles的高度优化和压缩算法，可以在保持数据精度的同时，降低传输带宽需求，从而提高整体性能。本发明为用户提供了更快速、更流畅的数据浏览和分析体验，加强了协同工作的效果。本发明可以实现Web端的三维地质体开挖分析，并且由于3DTiles使用了空间分割的概念，将地理空间数据划分为瓦片，每个瓦片可以独立存储和传输。这使得只需加载和处理视线内的数据，而不是整个场景，从而减少了数据传输和加载的开销，通过其本身的高效压缩原理，加速了分析结果在Web上的加载速度和高效显示。此外，3DTiles还支持多种类型的3D数据，包括三维模型、点云、地形、建筑物、植被等，使其适用于不同类型的三维地质体分析。通过分层结构和级别细节，可以根据需要动态加载和卸载不同层次的数据，以满足不同用户需求。
本发明公开了一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析系统，包括：
服务器，用于获取3DTiles三维地质体模型；用于根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务并将开挖分析任务相关结果数据发送给客户端；
客户端，用于通过远程调用机制向服务器发送开挖分析任务的请求；用于获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果。
所述系统实施例可与前述方法实施例一一对应实现，在此不再赘述。
本发明利用gRPC和3DTiles技术实现了在Web平台上进行三维地质体模型开挖分析并展示的操作，能够做到客户端与服务器之间快速、安全的数据交互。在实际应用中，可以根据不同的地质环境条件和开发需求进行适当的调整和优化。
gRPC是一个现代的开源高性能远程过程调用(RPC)框架，可以在任何环境中运行。它可以高效地连接数据中心内和跨数据中心的服务，支持负载平衡、跟踪、运行状况检查和身份验证。它也适用于分布式计算的最后一英里，将设备、移动应用程序和浏览器连接到后端服务。
3DTiles是用于流式传输大规模异构3D地理空间数据集的开放规范。为了扩展Cesium的地形和图像流，3DTiles将用于流式传输3D内容，包括建筑物、树木、点云和矢量数据等。3DTiles是针对三维地理空间数据，如摄影测量、三维建筑、BIM/CAD、实例化要素、点云等进行流处理和渲染而开发的数据格式。它基于传输可渲染的层级数据结构和瓦片格式集。由于3D瓦片并没有一个明确的数据可视化规则，客户端可根据需要自行定义可视化内容。
基于同一发明思路，本发明还公开了一种电子设备，该电子设备可以包括：处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信。处理器可以调用存储器中的逻辑指令，以执行一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，包括：
服务器获取3DTiles三维地质体模型；
客户端通过远程调用机制向服务器发送开挖分析任务的请求；
服务器根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务并将开挖分析任务相关结果数据发送给客户端；
客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果。
此外，上述的存储器中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
另一方面，本发明实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指令被计算机执行时，计算机能够执行上述各方法实施例所提供的一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，包括：
服务器获取3DTiles三维地质体模型；
客户端通过远程调用机制向服务器发送开挖分析任务的请求；
服务器根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务并将开挖分析任务相关结果数据发送给客户端；
客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果。
又一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，包括：
服务器获取3DTiles三维地质体模型；
客户端通过远程调用机制向服务器发送开挖分析任务的请求；
服务器根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务并将开挖分析任务相关结果数据发送给客户端；
客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，其特征在于，包括：
服务器获取3DTiles三维地质体模型；
客户端通过远程调用机制向服务器发送开挖分析任务的请求；
服务器根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务并将开挖分析任务相关结果数据发送给客户端；
客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果。
2.如权利要求1所述一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，其特征在于，所述服务器包括采集模块、模型构建模块、存储模块；所述采集模块用于采集地质数据；所述模型构建模块用于根据地质数据构建3DTiles的CX3格式三维地质体模型；所述存储模块用于存储3DTiles的CX3格式三维地质体模型。
3.如权利要求2所述一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，其特征在于，所述服务器还包括地质数据处理和分析模块，所述地质数据处理和分析模块用于处理客户端的请求并执行开挖分析任务。
4.如权利要求1所述一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，其特征在于，所述CX3格式三维地质体模型配置有对应的开挖要求信息，所述开挖要求信息中记载所述服务器执行开挖分析任务时，在闭合的地质体范围向下延伸构建辅助开挖体，开挖角度大于或等于30度且小于或等于90度。
5.如权利要求1所述一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，其特征在于，所述服务器根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务包括：响应于所述客户端选择自定义深度进行开挖，所述服务器以3DTiles三维地质体模型的顶部标高为基准向下开挖预设深度的地质体；响应于所述客户端选择标准高度进行开挖，所述服务器以此为3DTiles三维地质体模型的底部标高进行开挖。
6.如权利要求1所述一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，其特征在于，所述远程调用机制采用gRPC远程调用框架，所述gRPC远程调用框架定义了远程服务和进行跨网络通信的工具、客户端和服务器之间的服务接口。
7.如权利要求6所述一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，其特征在于，所述服务接口采用C++语言实现，并支持解析JSON格式的参数。
8.如权利要求1所述一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，其特征在于，所述客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果包括：客户端获取开挖分析任务相关结果数据后，使用相应的渲染引擎或库来展示三维地质体模型，再将三维地质体模型在Web平台上进行可视化展示。
9.如权利要求1-8任一所述一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析方法，其特征在于，该方法还包括：
客户端通过远程调用机制向服务器发送模型数据请求；
服务器根据客户端的请求将相应模型数据反馈给客户端；
客户端在获取模型数据后，在Web平台上展示相应可视化三维地质体模型；
响应于用户在Web平台上的可视化三维地质体模型上进行开挖绘制操作，所述客户端生成对应的开挖分析任务，所述开挖分析任务中记载有开挖范围、开挖角度和开挖深度。
10.一种基于3DTiles的三维空间地质体开挖分析系统，其特征在于，包括：
服务器，用于获取3DTiles三维地质体模型；用于根据客户端的请求完成3DTiles三维地质体模型开挖分析任务并将开挖分析任务相关结果数据发送给客户端；
客户端，用于通过远程调用机制向服务器发送开挖分析任务的请求；用于获取开挖分析任务相关结果数据后，在Web平台上展示三维空间地质体开挖效果。
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