WO2016116045A1 - 电子地图的数字地面模型数据生成方法和装置 - Google Patents

电子地图的数字地面模型数据生成方法和装置 Download PDF

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WO2016116045A1
WO2016116045A1 PCT/CN2016/071452 CN2016071452W WO2016116045A1 WO 2016116045 A1 WO2016116045 A1 WO 2016116045A1 CN 2016071452 W CN2016071452 W CN 2016071452W WO 2016116045 A1 WO2016116045 A1 WO 2016116045A1
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WO
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dtm
pixel
tile
data
triangular mesh
Prior art date
Application number
PCT/CN2016/071452
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English (en)
French (fr)
Inventor
朱玟征
贾双成
Original Assignee
高德软件有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00—Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/05—Geographic models

Definitions

  • the present invention claims the priority of the Chinese Patent Application filed on January 21, 2015 by the Chinese Patent Office, the application number is 201510029044.1, and the invention is entitled “Digital Ground Model Data Generation Method and Apparatus for Electronic Maps", the entire contents of which are incorporated by reference. In the present invention.
  • the present invention relates to the field of electronic graphics, and more particularly to a digital terrestrial model (DTM) data generation method and apparatus for an electronic map.
  • DTM digital terrestrial model
  • DTM Digital Terrain Model
  • the first is regular triangular mesh DTM vector data, which is composed of equal-sized triangles, which are often used for surface modeling of irregular objects; the second is irregular triangular mesh DTM vector data, which is usually It is composed of a series of triangles of different sizes, and is also commonly used for surface modeling of irregular objects.
  • the third is a 2.5D DTM image, which refers to the pseudo three-dimensional effect of DTM from a specific illumination orientation.
  • the 2.5D DTM image is a raster image
  • the 2.5D DTM image is blurred when the large scale electronic map is drawn. Therefore, the large-scale electronic map is not clear enough to meet the large-scale electronic map. Display requirements.
  • the present invention discloses a method and apparatus for generating DTM data of an electronic map, so as to overcome the technical problem that the DTM data generated by the prior art cannot meet the application requirements that the electronic map can be clearly displayed and can quickly render the electronic map.
  • the present invention provides the following technical solutions:
  • a digital ground model DTM data generation method for an electronic map comprising:
  • the DTM vector data is used as the DTM data corresponding to the large scale electronic map, and the large scale refers to a scale larger than the preset scale threshold;
  • a digital ground model DTM data generating device for an electronic map comprising:
  • a first processing unit configured to acquire DTM raster data, and perform tile cutting on the DTM raster data according to a preset tile standard to obtain multiple tile DTM raster data;
  • a converting unit configured to convert the tile DTM raster data into regular triangular mesh DTM vector data for each tile DTM raster data, and perform the regular triangular mesh DTM vector data by using a thinning algorithm Thinning, generating irregular triangular mesh DTM vector data;
  • a second processing unit configured to determine a vertex latitude and longitude coordinate of the irregular triangular mesh relative to the The relative coordinates of the vertices coordinates of the center point of the tile in which the regular triangle mesh is located, the relative coordinates of the vertices of the irregular triangular mesh are stored, and the DTM vector data of the irregular triangular mesh is used as the DTM data corresponding to the large scale electronic map. And storing, wherein the large scale refers to a scale that is greater than a preset scale threshold;
  • a third processing unit configured to generate a 2.5D DTM image corresponding to the tile DTM raster data for each of the tile DTM raster data, and use the 2.5D DTM image as the DTM data corresponding to the small scale electronic map And storing, wherein the small scale refers to a scale that is less than or equal to the preset scale threshold.
  • the irregular triangular mesh DTM vector data is used as the DTM data corresponding to the large scale electronic map, so the data amount of the irregular triangular mesh DTM vector data can be greatly reduced, when drawing the large scale electronic map , according to the irregular triangle mesh DTM vector data rendering, not only can get a clearer electronic map and can ensure DTM terrain features without distortion, and reduce the amount of DTM vector data corresponding to the large scale electronic map, thereby speeding up rendering The efficiency and speed of large scale electronic maps.
  • the DTM data stored for the small-scale electronic map is a 2.5-dimensional DTM image. Since the 2.5-dimensional DTM image is a raster image and the amount of data is small, even when drawing a small-scale electronic map, even a small-scale electronic map is displayed. The geographical area is wide.
  • the 2.5D DTM image can also be used to quickly load 2.5D DTM images, which meets the needs of fast display of electronic maps.
  • the definition of 2.5D DTM images can meet the needs of small scale electronic maps.
  • the DTM data corresponding to the scale can quickly draw a clear electronic map.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for generating digital ground model data of an electronic map according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flow chart of a method for generating digital ground model data of an electronic map according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 3 is a flow chart of a method for generating digital ground model data of an electronic map according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 4 is a schematic diagram of converting a DTM pixel into an irregular triangular mesh according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a flowchart of a method for generating digital ground model data of an electronic map according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of a digital ground model data generating apparatus for an electronic map according to an embodiment of the present invention.
  • the embodiment of the present invention discloses a method and a device for generating DTM data of an electronic map, so as to overcome the problem that the DTM data generated by the above-mentioned prior art cannot be optimized to meet the actual application requirements of generating an electronic map, which is specifically performed by the following embodiments. Description.
  • FIG. 1 it is a flowchart of a method for generating DTM data of an electronic map according to a first embodiment of the present invention, which mainly includes the following steps:
  • Step S101 Obtain DTM raster data, and perform tile cutting on the DTM raster data according to a preset tile standard to obtain multiple tile DTM raster data.
  • Step S101 is performed to perform tile cutting on the acquired DTM raster data according to a preset tile standard. Cut and store the plurality of tile DTM raster data obtained after cutting in a preset DTM table.
  • the preset tile standard may include the size, format, and the like of the tile.
  • Tile refers to a square grid image in which a map map is cut into several rows and columns according to a certain size and format according to a certain size and format.
  • each tile has a unique id. , the id can be a positive integer.
  • the DTM table looks like this:
  • Step S102 for each tile DTM raster data, converting the tile DTM raster data into regular triangular mesh DTM vector data, and thinning the regular triangular mesh DTM vector data by using a thinning algorithm. Generate irregular triangle mesh DTM vector data.
  • step S102 the acquired regular triangular mesh DTM vector data is thinned using a thinning algorithm, and the regular triangular mesh DTM vector data is converted into irregular triangular mesh DTM vector data.
  • the regular triangular mesh DTM vector data is converted into irregular triangular mesh DTM vector data.
  • Step S103 determining relative coordinates of vertices latitude and longitude coordinates of the irregular triangular mesh relative to the center point latitude and longitude coordinates of the tile where the irregular triangular mesh is located, storing relative coordinates of the vertices of the irregular triangular mesh, and
  • the regular triangular mesh DTM vector data is used as the DTM data corresponding to the large scale electronic map and stored.
  • step S103 based on the intra-tile positioning manner, for each of the irregular triangular meshes, the relative coordinates of the latitude and longitude coordinates of the irregular triangular mesh with respect to the center point latitude and longitude coordinates of the tile in which the irregular triangular mesh is located are determined. , storing the relative coordinates of the vertices of each irregular triangular mesh.
  • the irregular triangular mesh DTM vector data is thus stored as DTM data corresponding to the large scale electronic map.
  • the large scale refers to a scale that is greater than a preset scale threshold (the scale threshold may be 11).
  • the relative coordinates of the vertices of each irregular triangular mesh are: the difference between the latitude and longitude coordinates of the vertex itself and the latitude and longitude coordinates of the center point of the tile.
  • the efficiency of rendering display under a large scale can be improved without loss of precision.
  • the large scale refers to the scale of the electronic map of level 11 or higher.
  • the invention is limited to a large scale. It is not strictly limited and can be adjusted according to the specific circumstances.
  • Step S104 generating, for each tile DTM raster data, a 2.5-dimensional DTM image corresponding to the tile DTM raster data, and using the 2.5-dimensional DTM image as the DTM data corresponding to the small-scale electronic map, and storing
  • the small scale refers to a scale that is less than or equal to the preset scale threshold.
  • step S104 the 2.5D DTM image is stored as DTM data corresponding to the small scale electronic map, which can meet the requirement of fast display of the electronic map under a small scale.
  • the small scale refers to a scale of an electronic map of 11 or less.
  • the scope of the present invention for a small scale is not limited thereto, and may be adjusted according to specific conditions.
  • the irregular triangular mesh DTM vector data is used as the DTM data corresponding to the large scale electronic map, so the data amount of the irregular triangular mesh DTM vector data can be greatly reduced, when drawing the large scale electronic map , according to the irregular triangle mesh DTM vector data rendering, not only can get a clearer electronic map and can ensure DTM terrain features without distortion, and reduce the amount of DTM vector data corresponding to the large scale electronic map, thereby speeding up rendering The efficiency and speed of large scale electronic maps.
  • the DTM data stored for the small-scale electronic map is a 2.5-dimensional DTM image. Since the 2.5-dimensional DTM image is a raster image and the amount of data is small, even when drawing a small-scale electronic map, even a small-scale electronic map is displayed. The geographical area is wide.
  • the 2.5D DTM image can also be used to quickly load 2.5D DTM images, which meets the needs of fast display of electronic maps.
  • the definition of 2.5D DTM images can meet the needs of small scale electronic maps.
  • the DTM data corresponding to the scale can quickly draw a clear electronic map.
  • the step S101 shown in FIG. 1 acquires DTM raster data, and cuts the DTM raster data according to the tile standard to obtain a tile DTM.
  • the raster data as shown in Figure 2, mainly includes the following steps:
  • Step S201 acquiring DTM raster data.
  • Step S202 performing tile cutting on the DTM raster data according to a preset tile standard to obtain multiple tile DTM raster data.
  • Step S203 storing each of the tile DTM raster data in a DTM table structure, wherein the DTM table stores a correspondence between the tile DTM raster data and the tile id.
  • step S102 shown in FIG. 1 converts the tile DTM raster data into a regular triangular mesh for each tile DTM raster data.
  • DTM vector data, and thinning the regular triangular mesh DTM vector data by using a thinning algorithm to generate irregular triangular mesh DTM vector data as shown in FIG. 3, mainly including the following steps S301-S304, wherein S301 is The process of converting tile DTM raster data into regular triangular mesh DTM vector data, and S302-S304 are processes for thinning the regular triangular mesh DTM vector data to generate irregular triangular mesh DTM vector data by using a thinning algorithm. details as follows:
  • Step S301 for each pixel in each tile DTM raster data, the pixel is connected with the pixels of the upper left corner and the lower right corner thereof to obtain regular triangular mesh DTM vector data, wherein the regular triangular mesh DTM vector data
  • the vertices of each triangle mesh are one pixel.
  • step S301 after connecting the respective pixel points, regular triangular mesh DTM vector data is obtained, such as a triangular mesh composed of vertices abc, wherein abc is a pixel point.
  • the relative coordinates of the latitude and longitude coordinates of each regular triangular mesh of the regular triangular mesh DTM vector data relative to the center point latitude and longitude coordinates of the tile where the regular triangular mesh is located are further calculated, and the regular triangular network is stored.
  • the relative coordinates of the vertices of the grid specifically storing the coordinates of each rectangle vertex in the tile.
  • the rectangle vertices are a, b, c, and d, which represent the regular triangular mesh abc and the rule obtained by the transformation of the rectangle.
  • Triangle grid bcd For irregular triangular mesh DTM vector data, you need to store the full triangular vertices of each irregular triangular mesh, as shown in the following DTM table:
  • Step S302 the vertices constituting the tiles (ie, the boundary points constituting the tiles) in the tile DTM raster data are retained into the preset set S, wherein the set S is initially an empty set.
  • Step S303 traversing the vertices of the regular triangular mesh other than the vertices constituting the tile in the step S302 in the regular triangular mesh DTM vector data, and determining the elevation value of the current traversing vertex and the elevation of the vertices included in the set S Whether the difference of the average of the values is greater than or equal to the preset height threshold, and if so, retains the current traversal vertex into the set S, otherwise discards the current traversal vertex.
  • the vertices of the triangular mesh are pixels, and each pixel has a corresponding elevation value.
  • Step S304 the vertices in the set S are connected by using a triangulation algorithm to generate irregular triangular mesh DTM vector data.
  • a regular triangular mesh B is formed, and the regular triangular mesh B is converted into an illustration of the irregular triangular mesh C.
  • the black solid dots in the drawing are pixel points.
  • step S104 Based on the method for generating DTM data of an electronic map disclosed in Embodiment 1, step S104 generates a 2.5D DTM image corresponding to tile DTM raster data for each tile DTM raster data, as shown in FIG. 5 . mainly includes:
  • Step S401 traversing each pixel in the tile DTM raster data for each tile DTM raster data, and performing steps S402 to S404 for the currently traversed pixels.
  • Step S402 calculating an X-direction change rate and a Y-direction change rate of the current traversal pixel according to four adjacent pixels of up, down, left, and right of the currently traversed pixel.
  • the X-direction change rate refers to the amount of change in the X-direction of the elevation value z of the pixel point
  • the Y-direction change rate refers to the amount of change in the Y-direction of the elevation value z of the pixel point.
  • step S402 the X-direction change rate and the Y-direction change rate of the current traversing pixel are obtained according to the formula (1) and the formula (2):
  • dz/dx is the X-direction change rate of the current traversing pixel
  • f is the elevation value of the right neighboring pixel of the current traversing pixel
  • d is the elevation value of the adjacent pixel on the left side of the current traversal pixel
  • L is a single pixel description
  • the actual geographic length value; dz/dy is the Y-direction change rate of the current traversal pixel, h is the elevation value of the adjacent pixel below the current traversal pixel, and b is the elevation value of the adjacent pixel above the current traversal pixel;
  • Step S403 determining the slope and the aspect of the current traversing pixel according to the X-direction change rate and the Y-direction change rate.
  • step S403 the slope and the aspect of the current traversing pixel are determined based on the X-direction change rate and the Y-direction change rate of the current traversal pixel obtained by performing step S402, in particular, by formula (3);
  • k is the preset effect exaggeration factor (eg k can be 5 or 10, this scheme is not strictly defined), and slope is the slope of the current traversing pixel.
  • Step S404 calculating the illumination intensity of the current traversing pixel according to the preset solar azimuth angle and the solar elevation angle, the slope of the current traversing pixel, and the aspect.
  • step S404 the illumination intensity of the current traversing pixel is calculated according to formula (4):
  • zenith_angle is the preset sun azimuth and azimuth_angle is the preset sun elevation angle.
  • the present invention further provides a DTM data generating device for an electronic map, and the generating device can execute the generating method disclosed in the embodiment of the present invention.
  • the process is illustrated by the following examples.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of a DTM data generating apparatus for an electronic map according to an embodiment of the present invention, which mainly includes: a first processing unit 11, a converting unit 12, a second processing unit 13, and a third processing unit 14. .
  • the first processing unit 11 is configured to acquire DTM raster data, and perform tile cutting on the DTM raster data according to a preset tile standard to obtain multiple tile DTM raster data.
  • the converting unit 12 is configured to convert the tile DTM raster data into regular triangular mesh DTM vector data for each tile DTM raster data, and use the thinning algorithm to compare the regular triangular mesh DTM vector data Thinning is performed to generate irregular triangular mesh DTM vector data.
  • a second processing unit 13 is configured to determine a relative coordinate of a vertex latitude and longitude coordinate of the irregular triangular mesh relative to a center point latitude and longitude coordinate of the tile where the irregular triangular mesh is located, and store a relative coordinate of a vertex of the irregular triangular mesh And storing the irregular triangular mesh DTM vector data as DTM data corresponding to the large scale electronic map, wherein the large scale refers to a scale larger than a preset scale threshold.
  • the third processing unit 14 is configured to generate a 2.5D DTM image corresponding to the tile DTM raster data for each of the tile DTM raster data, and use the 2.5D DTM image as a DTM corresponding to the small scale electronic map.
  • the generating device disclosed in the embodiment of the present invention may also, on the one hand, the irregular triangular mesh DTM vector.
  • the data can greatly reduce the data volume of the irregular triangular mesh DTM vector data, so when drawing the large-scale electronic map, according to the irregular triangular mesh DTM vector data Rendering not only provides a clearer electronic map but also ensures that the DTM terrain features are undistorted, and reduces the amount of DTM vector data corresponding to the large scale electronic map, thereby speeding up the rendering of the efficiency and speed of the large scale electronic map.
  • the DTM data stored for the small scale electronic map is a 2.5D DTM image. Since the 2.5D DTM image is a raster image, the amount of data is small, so when drawing a small scale electronically In the figure, even if the small-scale electronic map shows a wide geographical range, the 2.5D DTM image can be used to quickly load 2.5D DTM images, which meets the needs of fast display of electronic maps, and the clarity of 2.5D DTM images can meet the requirements. The need for scale electronic maps.
  • FIG. 6 A schematic diagram of a structure of a DTM data generating apparatus for an electronic map disclosed in FIG. 6 , wherein the first processing unit 11 mainly includes:
  • the first obtaining module is configured to acquire DTM raster data.
  • a cutting module configured to cut the DTM raster data according to a preset tile standard to obtain a plurality of tile DTM raster data.
  • the first storage module is configured to store each of the tile DTM raster data in a DTM table structure, where the correspondence between the tile DTM raster data and the tile id is stored.
  • the converting unit 12 mainly includes:
  • connection module configured to, for each pixel in each tile DTM raster data, connect the pixel with pixels in an upper left corner and a lower right corner thereof to obtain regular triangular mesh DTM vector data, wherein the regular triangle The vertices of each triangle mesh in the grid DTM vector data are one pixel.
  • the conversion unit 12 adopts the positioning manner in the tile to store the original coordinates of the regular triangular mesh, that is, to change the original coordinates of the three vertices of the regular triangle into relative coordinates with respect to the center point of the tile. Since the positioning method in the tile is not a method of storing the latitude and longitude of the vertices of all the regular triangular meshes, but a method of storing the relative coordinates of the vertices of the regular triangular mesh with respect to the center point of the tile where the regular triangular mesh is located To store, which saves a lot of storage space.
  • FIG. 6 is a schematic structural diagram of a DTM data generating apparatus of an electronic map disclosed in FIG. 6 , wherein the thinning algorithm is used to thin the regular triangular mesh DTM vector data to generate an irregular triangular mesh DTM vector data conversion.
  • Unit 12 mainly includes:
  • a storage module configured to retain, in the preset set S, vertices constituting the tiles in the tile DTM raster data, wherein the set S is initially an empty set.
  • a first traversing module configured to traverse a vertex of a regular triangular mesh other than a vertex constituting the tile in the regular triangular mesh DTM vector data, and determine an elevation value and a set S of the current traversal vertex Whether the difference between the average values of the elevation values of the vertices contained in the vertices is greater than or equal to the preset height threshold, and if so, retains the current traversal vertices into the set S, if otherwise the current traversal vertices are discarded.
  • the first generating module is configured to connect the vertices in the set S by using a triangulation algorithm to generate irregular triangular mesh DTM vector data.
  • the third processing unit 14 mainly includes:
  • the second traversal module is configured to traverse each pixel in the tile DTM raster data for each tile DTM raster data, and process the currently traversed pixels in the first processing module.
  • the first processing module is configured to calculate an X-direction change rate and a Y-direction change rate of the current traversal pixel according to four adjacent pixels of up, down, left, and right of the currently traversed pixel; according to the X direction
  • the rate of change and the rate of change of the Y direction determine a slope and a slope of the current traversing pixel; and calculate the current traversing pixel according to a preset solar azimuth and a solar height angle, a slope of the current traversing pixel, and a slope direction Light intensity.
  • a second generating module configured to render the tile DTM raster data according to an illumination intensity of each pixel in the tile DTM raster data, to obtain a 2.5D DTM corresponding to the tile DTM raster data image.
  • the first processing module includes:
  • k is the preset effect exaggeration factor
  • An illuminance calculation sub-module for calculating a slope and a slope direction based on a preset solar azimuth and a solar elevation angle and the slope and aspect calculation sub-module, according to 255*(cos(azimuth_angle)*slope+sin(azimuth_angle) *sin(ASPECT)*cos(zenith_angle-ASPECT)), calculating the illumination intensity of the current traversing pixel; wherein zenith_angle is a preset solar azimuth and azimuth_angle is a preset solar elevation angle.
  • the above-disclosed embodiment of the present invention can store DTM data in a 2.5-dimensional DTM image manner for a small-scale electronic map by using the irregular triangular mesh DTM vector data as DTM data corresponding to a large-scale electronic map, and thus can be largely The amount of data of the irregular triangle mesh DTM vector data is reduced.
  • rendering according to the irregular triangle mesh DTM vector data can not only obtain a clear electronic map but also ensure DTM terrain features. No distortion, and reduce the amount of data of DTM vector data corresponding to large-scale electronic maps, thus speeding up the efficiency and speed of rendering large-scale electronic maps.
  • the 2.5D DTM image can be used to quickly load 2.5D DTM images, satisfying the need to quickly display electronic maps, and 2.5D DTM.
  • the sharpness of the image can meet the needs of small scale electronic maps.
  • the method for establishing the hybrid digital ground model by using the method disclosed in the embodiment of the present invention is more advantageous for the rendering of the rendering software such as OPENGL, thereby greatly improving the rendering efficiency, and also the method and the method disclosed in the embodiment of the present invention.
  • the electronic map generated by the device is especially suitable for mobile phone maps.
  • the steps of a method or algorithm described in connection with the embodiments disclosed herein can be implemented directly in hardware, a software module executed by a processor, or a combination of both.
  • the software module can be placed in random access memory (RAM), memory, read only memory (ROM), electrically programmable ROM, electrically erasable programmable ROM, registers, hard disk, removable disk, CD-ROM, or technical field. Any other form of storage medium known.

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Abstract

一种电子地图的数字地面模型数据生成方法和装置，获取DTM栅格数据，并依据预置瓦片标准对其进行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据（S101），针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对该规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据（S102），确定不规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储该相对坐标，将该不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据存储（S103）；针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像，将该2.5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据存储（S104）。通过上述方式，能够满足大比例尺电子地图清晰展示的应用需求，以及满足小比例尺电子地图快速渲染的应用需求。

Description

电子地图的数字地面模型数据生成方法和装置
本发明要求于2015年01月21日提交中国专利局、申请号为201510029044.1、发明名称为“电子地图的数字地面模型数据生成方法和装置”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本发明中。
技术领域
本发明涉及电子制图领域，更具体的说，是涉及一种电子地图的数字地面模型(DTM)数据生成方法和装置。
背景技术
随着导航技术发展，数字地面模型(DTM，Digital Terrain Model)在导航电子地图领域占据了越来越重要的位置，目前业内在导航电子地图工业化产品上生成DTM数据的过程中，DTM数据主要包括三种类别：第一种为规则三角网格DTM矢量数据，其是由大小相等的三角形组成，常用于不规则物体的表面建模；第二种为不规则三角网格DTM矢量数据，其通常是由一系列大小不等的三角形组成，也常用于不规则物体的表面建模；第三种为2.5维DTM图像，其是指从特定光照方位下，DTM的伪三维效果。
目前，针对电子地图的各比例尺，均存储有与比例尺对应的同一种类型的DTM数据。
针对规则三角网格DTM矢量数据和不规则三角网格DTM矢量数据，由于包含的三角形数量过多，因此数据量非常大，如，全中国的90m*90m分辨率的DTM约10G，巨大的存储容量是嵌入式导航设备的一大负担，给数据存储造成了很大问题，即使在压缩存储后，数据容量也不会明显减少，因此在绘制小比例尺电子地图时，由于小比例电子地图展示的地理区域范围较广，需要加载的DTM数据较多，即需要加载的规则三角网格DTM矢量数据或不规则三角网格DTM矢量数据包含的三角形较多，渲染效率较低，无法满足快速渲染电子地图的应用需求。
针对2.5维DTM图像，由于2.5维DTM图像为栅格图像，绘制大比例尺电子地图时，2.5维DTM图像显示的较为模糊，因此展示大比例尺电子地图时清晰度不够，无法满足大比例尺电子地图的展示要求。
发明内容
有鉴于此，本发明公开了一种电子地图的DTM数据生成方法和装置，以克服现有技术生成的DTM数据无法满足电子地图既能清晰展示又能快速渲染电子地图的应用需求的技术问题。
为解决现有技术存在的上述问题，本发明提供如下技术方案：
一种电子地图的数字地面模型DTM数据生成方法，包括：
获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据；
针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据；
确定不规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于该不规则三角网格所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述大比例尺是指大于预置比例尺阈值的比例尺；
针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像，将所述2.5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述小比例尺是指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。
一种电子地图的数字地面模型DTM数据生成装置，包括：
第一处理单元，用于获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据；
转换单元，用于针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据；
第二处理单元，用于确定不规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于所述不 规则三角网格所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述大比例尺是指大于预置比例尺阈值的比例尺；
第三处理单元，用于针对每个所述瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像，将所述2.5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述小比例尺是指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。
本发明技术方案，一方面，确定不规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于该不规则三角网格所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，因此能够在很大程度上降低了不规则三角网格DTM矢量数据的数据量，当绘制大比例尺电子地图时，根据不规则三角网格DTM矢量数据进行渲染，不仅能够得到的较为清晰的电子地图且能够确保DTM地形特征无失真，而且降低了大比例尺电子地图对应的DTM矢量数据的数据量，从而加快渲染大比例尺电子地图的效率和速度。另一方面，对于小比例尺电子地图存储的DTM数据为2.5维DTM图像，由于2.5维DTM图像为栅格图，数据量较小，因此，当绘制小比例尺电子地图时，即使小比例尺电子地图展示地理区域范围较广，采用2.5维DTM图像进行渲染也能够快速加载2.5维DTM图像，满足快速显示电子地图的需求，且2.5维DTM图像的清晰度能够满足小比例尺电子地图的需求。综上所述，采用本发明技术方案，不管是大比例尺电子地图还是小比例尺电子地图，采用与比例尺对应的DTM数据均能够快速的绘制出清晰的电子地图。
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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例一公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成方法流程图；
图2为基于图1本发明实施例二公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成方法流程图；
图3为基于图1本发明实施例二公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成方法流程图；
图4为本发明实施例公开的DTM像素转换为不规则三角网格的示意图；
图5为基于图1本发明实施例二公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成方法流程图；
图6为本发明实施例公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成装置的结构示意图。
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他实施例，都属于本发明保护的范围。
由背景技术可知，基于现有技术中的三种类型的DTM数据，在生成电子地图的过程中，无法同时满足小比例尺电子地图的快速渲染，以及大比例尺电子地图清晰展示的应用需求。因此，本发明实施例公开了一种电子地图的DTM数据生成方法和装置，以克服上述现有技术生成的DTM数据无法最优化满足生成电子地图的实际应用需求的问题，具体通过以下实施例进行说明。
实施例一
如图1所示，为本发明实施例一公开的一种电子地图的DTM数据生成方法的流程图，主要包括以下步骤：
步骤S101，获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据。
执行步骤S101，按照预置的瓦片标准对获取的DTM栅格数据进行瓦片切 割，并将切割后得到的多个瓦片DTM栅格数据存储于预置的DTM表中。
其中，预置的瓦片标准可包括瓦片的尺寸、格式等。瓦片指将电子地图地图按照一定的尺寸和格式，按缩放级别或者比例尺，切成若干行和列的正方形栅格图片，对切片后的正方形栅格图片，每个瓦片都有一个唯一id，该id可以是一个正整数。DTM表如下所示：
ID(主键) BLOB(DTM栅格数据) 瓦片id
在DTM表中记录切割后的瓦片DTM栅格数据与瓦片id之间的对应关系。
步骤S102，针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对该规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据。
在步骤S102中，将获取到的规则三角网格DTM矢量数据使用抽稀算法进行抽稀，使规则三角网格DTM矢量数据转换为不规则三角网格DTM矢量数据。通过将规则三角网格DTM矢量数据转换为不规则三角网格DTM矢量数据，可以减少三角网格的数量，降低存储量。
步骤S103，确定不规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于该不规则三角网格所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储。
在步骤S103中，基于瓦片内定位方式，针对每一个不规则三角网格，确定不规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于该不规则三角网格所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储各个不规则三角网格的顶点的相对坐标。并以此将该不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据存储。其中，所述大比例尺是指大于预置比例尺阈值(比例尺阈值取值可为11级)的比例尺。
具体的，各个不规则三角网格的顶点的相对坐标为：该顶点本身的经纬度坐标与所在瓦片的中心点经纬度坐标的差值。
通过执行步骤S103获得大比例尺电子地图下的DTM矢量数据，可以在无精度损失的前提下，提高在大比例尺下的渲染显示的效率。一般情况下，所述大比例尺是指11级以上的电子地图的比例尺。但本发明对于大比例尺的限 定并不作严格限定，可按照具体情况进行调整。
步骤S104，针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像，将所述2.5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述小比例尺是指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。
在步骤S104中，将所述2.5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据进行存储，可以满足电子地图在小比例尺下的快速显示的需求。其中，所述小比例尺的指小于等于11级的电子地图的比例尺，同样的，本发明对于小比例尺的范围并不仅限于此，可按照具体情况进行调整。
本发明技术方案，一方面，确定不规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于该不规则三角网格所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，因此能够在很大程度上降低了不规则三角网格DTM矢量数据的数据量，当绘制大比例尺电子地图时，根据不规则三角网格DTM矢量数据进行渲染，不仅能够得到的较为清晰的电子地图且能够确保DTM地形特征无失真，而且降低了大比例尺电子地图对应的DTM矢量数据的数据量，从而加快渲染大比例尺电子地图的效率和速度。另一方面，对于小比例尺电子地图存储的DTM数据为2.5维DTM图像，由于2.5维DTM图像为栅格图，数据量较小，因此，当绘制小比例尺电子地图时，即使小比例尺电子地图展示地理区域范围较广，采用2.5维DTM图像进行渲染也能够快速加载2.5维DTM图像，满足快速显示电子地图的需求，且2.5维DTM图像的清晰度能够满足小比例尺电子地图的需求。综上所述，采用本发明技术方案，不管是大比例尺电子地图还是小比例尺电子地图，采用与比例尺对应的DTM数据均能够快速的绘制出清晰的电子地图。
实施例二
基于实施例一公开的一种电子地图的DTM数据生成方法，图1中示出的步骤S101，获取DTM栅格数据，并依据瓦片标准对所述DTM栅格数据进行切割，得到瓦片DTM栅格数据，如图2所示，主要包括以下步骤：
步骤S201，获取DTM栅格数据。
步骤S202，依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据。
步骤S203，将各个所述瓦片DTM栅格数据以DTM表格结构存储，所述DTM表格中存储有瓦片DTM栅格数据与瓦片id之间的对应关系。
基于实施例一公开的一种电子地图DTM数据的生成方法，图1中示出的步骤S102，针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据，如图3所示，主要包括以下步骤S301～S304，其中S301为将瓦片DTM栅格数据转换成规则三角网格DTM矢量数据的过程，S302～S304为采用抽稀算法对规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀生成不规则三角网格DTM矢量数据的过程，具体如下：
步骤S301，针对每个瓦片DTM栅格数据中的每个像素，将该像素与其左上角和右下角的像素连接起来，得到规则三角网格DTM矢量数据，其中规则三角网格DTM矢量数据中每个三角网格的顶点为一个像素。
在步骤S301中，连接各个像素点之后，得到规则三角网格DTM矢量数据，如由顶点abc构成的三角网格，其中abc均为像素点。
本发明实施例中，进一步的计算规则三角网格DTM矢量数据中每个规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于该规则三角网格所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储规则三角网格的顶点的相对坐标，具体的可存储瓦片内每个矩形顶点坐标，如矩形顶点为a、b、c、d，则表示的是该矩形进行转换后得到的规则三角网格abc和规则三角网格bcd。对于不规则三角网格DTM矢量数据，需要存储各个不规则三角网格的全三角顶点，如下DTM表所示:
ID(主键) DTM ID 三角形 瓦片id
1 1 (a,b,c) A
2 1 (b,c,d) A
3 1 (c,d,e) A
步骤S302，将所述瓦片DTM栅格数据中构成瓦片的顶点(即构成瓦片的边界点)保留至预置集合S中，其中所述集合S初始为空集。
步骤S303，遍历所述规则三角网格DTM矢量数据中除步骤S302中的构成瓦片的顶点之外的规则三角网格的顶点，判断当前遍历顶点的高程值与集合S中包含的顶点的高程值的平均值的差值是否大于等于预置高度阈值，若是则将当前遍历顶点保留至所述集合S中，否则抛弃所述当前遍历顶点。
需要说明的是，三角网格的顶点为像素，而每个像素均具有对应的高程值。具体地如：假设集合S中包括四个顶点，分别为：顶点A、顶点B、顶点C、顶点D，该四个顶点的高程值分别为h1、h2、h3、h4；假设当前遍历顶点为顶点E，对应的高程值为h5；则计算集合S中的四个顶点的高程值的平均值为h＝(h1+h2+h3+h4)/4；判断h5与h的差值是否大于等于预置高度阈值V，若是则将顶点E添加至集合S中，若否则抛弃顶点E。
步骤S304，采用三角剖分算法连接集合S中的顶点，生成不规则三角网格DTM矢量数据。
如图4所示，为连接瓦片DTM栅格数据A中的各个像素点，形成规则三角网格B，再将该规则三角网格B转换为不规则三角网格C的图示。其中附图中的黑色实心圆点为像素点。
基于实施例一公开的一种电子地图的DTM数据的生成方法，步骤S104针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像，如图5所示，主要包括：
步骤S401，针对每个瓦片DTM栅格数据，遍历所述瓦片DTM栅格数据中的每个像素，针对当前遍历的像素，执行步骤S402至步骤S404。
步骤S402，根据当前遍历的像素的上、下、左、右四个相邻像素，计算所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率。
其中，X方向变化率是指像素点的高程值z在X方向上的变化量，Y方向变化率是指像素点的高程值z在Y方向上的变化量。
在步骤S402中，具体根据公式(1)和公式(2)得到当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率：
dz/dx＝(f-d)/2*L；  (1)
dz/dy＝(h-b)/2*L；  (2)
其中，dz/dx为当前遍历像素的X方向变化率，f为当前遍历像素的右侧相邻像素的高程值，d为当前遍历像素左侧的相邻像素的高程值，L为单个像素描述的实际地理长度值；dz/dy为当前遍历像素的Y方向变化率，h为当前遍历像素下方的相邻像素的高程值，b为当前遍历像素上方的相邻像素的高程值；
步骤S403，根据所述X方向变化率和Y方向变化率确定所述当前遍历像素的坡度和坡向。
在步骤S403中，具体通过公式(3)，基于执行步骤S402得到的当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率确定当前遍历像素的坡度和坡向；
slope＝arctan(k*sqrt[(dz/dx)*(dz/dx)+(dz/dy)*(dz/dy)])，  (3)
其中，k为预置的效果夸张因子(如k可以取值为5或10，本方案并不做严格限定)，slope为当前遍历像素的坡度。
确定当前遍历像素的坡向，具体可如下：
当dz/dx不等于0时，坡向ASPECT＝atan2(dz/dy,-(dz/dx))，当坡向ASPECT小于0时，将当前遍历像素的坡向调整为ASPECT＝2*PI+ASPECT；
当dz/dx等于0时，如果dz/dy大于0，则坡向ASPECT＝PI/2；如果dz/dy小于0，则坡向ASPECT＝1.5*PI，否则ASPECT＝atan2(dz/dy,-(dz/dx))；其中，ASPECT为当前遍历像素的坡向，PI为π。
步骤S404，根据预置的太阳方位角和太阳高度角、所述当前遍历像素的坡度、坡向，计算所述当前遍历像素的光照强度。
在步骤S404中，依据公式(4)计算当前遍历像素的光照强度：
255*(cos(azimuth_angle)*slope+sin(azimuth_angle)*sin(ASPECT)*cos(zenith_angle-ASPECT))；  (4)
其中，zenith_angle为预设太阳方位角，azimuth_angle为预设太阳高度角。
基于上述本发明实施例公开的一种电子地图的DTM数据生成方法，本发明对应还公开了一种电子地图的DTM数据生成装置，该生成装置可执行上述本发明实施例公开的生成方法，具体过程以下实施例进行说明。
实施例三
如图6所示，为本发明实施例公开的一种电子地图的DTM数据生成装置的结构示意图，主要包括：第一处理单元11，转换单元12，第二处理单元13，第三处理单元14。
其中，第一处理单元11，用于获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据。
转换单元12，用于针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据。
第二处理单元13，用于确定不规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于所述不规则三角网格所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述大比例尺是指大于预置比例尺阈值的比例尺。
第三处理单元14，用于针对每个所述瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像，将所述2.5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述小比例尺是指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。
上述公开的各个单元其各自的执行原理与本发明实施例一公开的方法对应，基于此，本发明实施例所公开的该生成装置，同样可以一方面，将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，能够在很大程度上降低了不规则三角网格DTM矢量数据的数据量，因此当绘制大比例尺电子地图时，根据不规则三角网格DTM矢量数据进行渲染，不仅能够得到的较为清晰的电子地图且能够确保DTM地形特征无失真，而且降低了大比例尺电子地图对应的DTM矢量数据的数据量，从而加快渲染大比例尺电子地图的效率和速度。
另一方面，对于小比例尺电子地图存储的DTM数据为2.5维DTM图像，由于2.5维DTM图像为栅格图，数据量较小，因此，当绘制小比例尺电子地 图时，即使小比例尺电子地图展示地理区域范围较广，采用2.5维DTM图像进行渲染也能够快速加载2.5维DTM图像，满足快速显示电子地图的需求，且2.5维DTM图像的清晰度能够满足小比例尺电子地图的需求。
基于附图6公开的一种电子地图的DTM数据生成装置的结构示意图，其中，所述第一处理单元11中主要包括：
第一获取模块，用于获取DTM栅格数据。
切割模块，用于依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行切割，得到多个瓦片DTM栅格数据。
第一存储模块，用于将各个所述瓦片DTM栅格数据以DTM表格结构存储，所述DTM表格中存储有瓦片DTM栅格数据与瓦片id之间的对应关系。
基于附图6公开的电子地图的DTM数据生成装置的结构示意图，其中，所述针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据的转换单元12主要包括：
连接模块，用于针对每个瓦片DTM栅格数据中的每个像素，将所述像素与其左上角和右下角的像素连接起来，得到规则的三角网格DTM矢量数据，其中所述规则三角网格DTM矢量数据中每个三角网格的顶点为一个像素。
该转换单元12采用的是瓦片内的定位方式存储所述规则三角网格的原始坐标，即指将规则三角形的三个顶点的原始坐标都变成相对于瓦片中心点的相对坐标。由于该瓦片内的定位方式不是以存储全部规则三角网格的顶点的经纬度的方法，而是以存储规则三角网格的顶点相对于该规则三角网格所在瓦片中心点的相对坐标的方法来存储，从而大大节省存储空间。
基于附图6公开的电子地图的DTM数据生成装置的结构示意图，其中，所述采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据的转换单元12主要包括：
存储模块，用于将所述瓦片DTM栅格数据中构成瓦片的顶点保留至预置集合S中，其中所述集合S初始为空集。
第一遍历模块，用于遍历所述规则三角网格DTM矢量数据中除了构成瓦片的顶点之外的规则三角网格的顶点，判断当前遍历顶点的高程值与集合S 中包含的顶点的高程值的平均值的差值是否大于等于预置高度阈值，若是则将当前遍历顶点保留至所述集合S中，若否则抛弃所述当前遍历顶点。
第一生成模块，用于采用三角剖分算法连接集合S中的顶点，生成不规则三角网格DTM矢量数据。基于附图6公开的电子地图的DTM数据生成装置的结构示意图，其中，所述针对每个所述瓦片DTM栅格数据分别进行处理，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像的第三处理单元14主要包括：
第二遍历模块，用于针对每个瓦片DTM栅格数据，遍历所述瓦片DTM栅格数据中的每个像素，在第一处理模块中对当前遍历的像素进行处理。
所述第一处理模块，用于根据当前遍历的像素的上、下、左、右四个相邻像素，计算所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率；根据所述X方向变化率和Y方向变化率确定所述当前遍历像素的坡度和坡向；并根据预置的太阳方位角和太阳高度角、所述当前遍历像素的坡度、坡向，计算所述当前遍历像素的光照强度。
第二生成模块，用于根据所述瓦片DTM栅格数据中各像素的光照强度，对所述瓦片DTM栅格数据进行渲染，得到与所述瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像。
其中，第一处理模块，包括：
变化率计算子模块，用于对当前遍历的像素的上、下、左、右四个相邻像素，根据dz/dx＝(f-d)/2*L和dz/dy＝(h-b)/2*L，计算所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率；其中，dz/dx为当前遍历像素的X方向变化率，f为当前遍历像素的右侧相邻像素的高程值，d为当前遍历像素左侧的相邻像素的高程值，L为单个像素描述的实际地理长度值；dz/dy为当前遍历像素的Y方向变化率，h为当前遍历像素下方的相邻像素的高程值，b为当前遍历像素上方的相邻像素的高程值。
坡度和坡向计算子模块，用于基于获得的所述X方向变化率和Y方向变化率，根据slope＝arctan(k*sqrt[(dz/dx)*(dz/dx)+(dz/dy)*(dz/dy)])确定所述当前遍历像素的坡度和坡向。
其中，k为预置的效果夸张因子，slope为当前遍历像素的坡度；当dz/dx 不等于0时，当前遍历像素的坡向ASPECT＝atan2(dz/dy,-(dz/dx))，当坡向ASPECT小于0时，将当前遍历像素的坡向调整为ASPECT＝2*PI+ASPECT；当dz/dx等于0时，如果dz/dy大于0，则坡向ASPECT＝PI/2；如果dz/dy小于0，则坡向ASPECT＝1.5*PI，否则ASPECT＝atan2(dz/dy,-(dz/dx))；其中，ASPECT为当前遍历像素的坡向。
光照度计算子模块，用于基于预置的太阳方位角和太阳高度角，以及所述坡度和坡向计算子模块计算得到坡度和坡向，根据255*(cos(azimuth_angle)*slope+sin(azimuth_angle)*sin(ASPECT)*cos(zenith_angle-ASPECT))，计算所述当前遍历像素的光照强度；其中，zenith_angle为预设太阳方位角，azimuth_angle为预设太阳高度角。
综上所述，本发明实施例公开的方法和装置的实施例其具体执行原理可相互参照。本发明上述公开的实施例通过将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，对于小比例尺电子地图以2.5维DTM图像方式存储DTM数据，因此能够在很大程度上降低了不规则三角网格DTM矢量数据的数据量，当绘制大比例尺电子地图时，根据不规则三角网格DTM矢量数据进行渲染，不仅能够得到的较为清晰的电子地图且能够确保DTM地形特征无失真，而且降低了大比例尺电子地图对应的DTM矢量数据的数据量，从而加快渲染大比例尺电子地图的效率和速度。
同时，当绘制小比例尺电子地图时，即使小比例尺电子地图展示地理区域范围较广，采用2.5维DTM图像进行渲染也能够快速加载2.5维DTM图像，满足快速显示电子地图的需求，且2.5维DTM图像的清晰度能够满足小比例尺电子地图的需求。另外，采用上述本发明实施例公开的方法建立混合型数字地面模型，也将更有利于OPENGL等渲染软件的绘制，从而使渲染效率得到极大提高，也使得基于本发明实施例公开的方法和装置生成的电子地图特别适用于手机地图。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

  1. 一种电子地图的数字地面模型DTM数据生成方法，其特征在于，包括：
    获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据；
    针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据；
    确定不规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于该不规则三角网格所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述大比例尺是指大于预置比例尺阈值的比例尺；
    针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像，将所述2.5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述小比例尺是指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。
  2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，具体包括：
    针对每个瓦片DTM栅格数据中的每个像素，将该像素与其左上角和右下角的像素连接起来，得到规则三角网格DTM矢量数据，其中规则三角网格DTM矢量数据中每个三角网格的顶点为一个像素。
  3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据，具体包括：
    将所述瓦片DTM栅格数据中构成瓦片的顶点保留至预置集合S中，其中所述集合S初始为空集；
    遍历所述规则三角网格DTM矢量数据中除构成瓦片的顶点之外的规则三角网格的顶点，判断当前遍历顶点的高程值与集合S中包含的顶点的高程值的平均值的差值是否大于等于预置高度阈值，若是则将当前遍历顶点保留至所述 集合S中，若否则抛弃所述当前遍历顶点；
    采用三角剖分算法连接集合S中的顶点，生成不规则三角网格DTM矢量数据。
  4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像，具体包括：
    针对每个瓦片DTM栅格数据，遍历所述瓦片DTM栅格数据中的每个像素，针对当前遍历像素，执行以下步骤：根据当前遍历像素的上、下、左、右四个相邻像素，计算所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率；根据所述X方向变化率和Y方向变化率确定所述当前遍历像素的坡度和坡向；并根据预置的太阳方位角和太阳高度角、所述当前遍历像素的坡度、坡向，计算所述当前遍历像素的光照强度；
    根据所述瓦片DTM栅格数据中各像素的光照强度，对所述瓦片DTM栅格数据进行渲染，得到与所述瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像。
  5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据当前遍历像素的上、下、左、右四个相邻像素，计算所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率，具体根据下式得到：
    dz/dx＝(f-d)/2*L；
    dz/dy＝(h-b)/2*L；
    其中，dz/dx为当前遍历像素的X方向变化率，f为当前遍历像素的右侧相邻像素的高程值，d为当前遍历像素左侧的相邻像素的高程值，L为单个像素描述的实际地理长度值；dz/dy为当前遍历像素的Y方向变化率，h为当前遍历像素下方的相邻像素的高程值，b为当前遍历像素上方的相邻像素的高程值；
    所述根据所述X方向变化率和Y方向变化率确定所述当前遍历像素的坡度和坡向，具体根据下式得到：
    slope＝arctan(k*sqrt[(dz/dx)*(dz/dx)+(dz/dy)*(dz/dy)])；
    其中，k为预置的效果夸张因子，slope为当前遍历像素的坡度；
    当dz/dx不等于0时，当前遍历像素的坡向ASPECT＝atan2(dz/dy,-(dz/dx))，当坡向ASPECT小于0时，将当前遍历像素的坡向调整为 ASPECT＝2*PI+ASPECT；当dz/dx等于0时，如果dz/dy大于0，则坡向ASPECT＝PI/2；如果dz/dy小于0，则坡向ASPECT＝1.5*PI，否则ASPECT＝atan2(dz/dy,-(dz/dx))；其中，ASPECT为当前遍历像素的坡向；
    所述根据预置的太阳方位角和太阳高度角、所述当前遍历像素的坡度、坡向，计算所述当前遍历像素的光照强度，具体根据下式得到：
    光照强度为：
    255*(cos(azimuth_angle)*slope+sin(azimuth_angle)*sin(ASPECT)*cos(zenith_angle-ASPECT))；
    其中，zenith_angle为预置的太阳方位角，azimuth_angle为预置的太阳高度角。
  6. 一种电子地图的数字地面模型DTM数据生成装置，其特征在于，包括：
    第一处理单元，用于获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据；
    转换单元，用于针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据；
    第二处理单元，用于确定不规则三角网格的顶点经纬度坐标相对于所述不规则三角网格所在瓦片的中心点经纬度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述大比例尺是指大于预置比例尺阈值的比例尺；
    第三处理单元，用于针对每个所述瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像，将所述2.5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述小比例尺是指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。
  7. 根据权利要求6所述的生成装置，其特征在于，所述针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据的转换单元，包括：
    连接模块，用于针对每个瓦片DTM栅格数据中的每个像素，将所述像素与其左上角和右下角的像素连接起来，得到规则的三角网格DTM矢量数据，其中所述规则三角网格DTM矢量数据中每个三角网格的顶点为一个像素。
  8. 根据权利要求6或7所述的生成装置，其特征在于，所述采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据的转换单元，包括：
    存储模块，用于将所述瓦片DTM栅格数据中构成瓦片的顶点保留至预置集合S中，其中所述集合S初始为空集；
    第一遍历模块，用于遍历所述规则三角网格DTM矢量数据中除构成瓦片的顶点之外的规则三角网格的顶点，判断当前遍历顶点的高程值与集合S中包含的顶点的高程值的平均值的差值是否大于等于预置高度阈值，若是则将当前遍历顶点保留至所述集合S中，若否则抛弃所述当前遍历顶点；
    第一生成模块，用于采用三角剖分算法连接集合S中的顶点，生成不规则三角网格DTM矢量数据。
  9. 根据权利要求6所述的生成装置，其特征在于，所述针对每个所述瓦片DTM栅格数据分别进行处理，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像的第三处理单元，包括：
    第二遍历模块，用于针对每个瓦片DTM栅格数据，遍历所述瓦片DTM栅格数据中的每个像素，在第一处理模块中对当前遍历像素进行处理；
    所述第一处理模块，用于根据当前遍历像素的上、下、左、右四个相邻像素，计算所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率；根据所述X方向变化率和Y方向变化率确定所述当前遍历像素的坡度和坡向；并根据预置的太阳方位角和太阳高度角、所述当前遍历像素的坡度、坡向，计算所述当前遍历像素的光照强度；
    第二生成模块，用于根据所述瓦片DTM栅格数据中各像素的光照强度，对所述瓦片DTM栅格数据进行渲染，得到与所述瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像。
  10. 根据权利要求9所述的生成装置，其特征在于，所述第一处理模块，包括：
    变化率计算子模块，用于对当前遍历像素的上、下、左、右四个相邻像素，根据dz/dx＝(f-d)/2*L和dz/dy＝(h-b)/2*L，计算所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率；
    其中，dz/dx为当前遍历像素的X方向变化率，f为当前遍历像素的右侧相邻像素的高程值，d为当前遍历像素左侧的相邻像素的高程值，L为单个像素描述的实际地理长度值；dz/dy为当前遍历像素的Y方向变化率，h为当前遍历像素下方的相邻像素的高程值，b为当前遍历像素上方的相邻像素的高程值；
    坡度和坡向计算子模块，用于基于获得的所述X方向变化率和Y方向变化率，根据slope＝arctan(k*sqrt[(dz/dx)*(dz/dx)+(dz/dy)*(dz/dy)])确定所述当前遍历像素的坡度和坡向；
    其中，k为预置的效果夸张因子，slope为当前遍历像素的坡度；当dz/dx不等于0时，当前遍历像素的坡向ASPECT＝atan2(dz/dy,-(dz/dx))，当坡向ASPECT小于0时，将当前遍历像素的坡向调整为ASPECT＝2*PI+ASPECT；当dz/dx等于0时，如果dz/dy大于0，则坡向ASPECT＝PI/2；如果dz/dy小于0，则坡向ASPECT＝1.5*PI，否则ASPECT＝atan2(dz/dy,-(dz/dx))；其中，ASPECT为当前遍历像素的坡向；
    光照度计算子模块，用于基于预置的太阳方位角和太阳高度角，以及所述坡度和坡向计算子模块计算得到坡度和坡向，根据255*(cos(azimuth_angle)*slope+sin(azimuth_angle)*sin(ASPECT)*cos(zenith_angle-ASPECT))，计算所述当前遍历像素的光照强度；
    其中，zenith_angle为预设太阳方位角，azimuth_angle为预设太阳高度角。
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