[发明专利]三维地理信息场景中空间地物模型显示控制方法

说明书

技术领域

本发明属于空间信息技术领域，涉及三维地理信息环境中，观察地物模型的固定视角控制与显示方法。

背景技术

现有三维数据地球可视化领域中，如Skyline、Google Earth等均已具有三维模型的任意视角浏览功能，可通过鼠标左右键及滚轮拖动场景并变换观察角度，对三维模型进行多角度观察。但是对于公众用户，这种操作是完全自由度的视角控制，无法停留锁定，对于特定视角的观察不能够准确定位，而且容易丢失观察焦点(即视线与三维地物模型没有交点)，这就导致被观察物容易脱离视线范围，给用户观察带来不便。

发明内容

本发明为了解决地物场景模型观察中存在的丢失焦点、观察不准确的问题，提出了一种三维地理信息场景中空间地物模型显示控制方法，该方法通过指定一些视角，在控制视角下进行三维模型显示，使得三维模型的观察过程可控、易操作，观察结果确定度高。使三维地理信息系统的操控更符合人机交互原理。

本发明提供的三维地理信息场景中空间地物模型显示控制方法，通过如下步骤实现：

步骤一、确定三维地物目标；

将对地物目标的观察抽象为camera对目标点B点的观察，B点是camera中心C与地物模型上表面中心点A’连线的延长线与地平面交点；

步骤二、确定目标点的经纬度；

根据地物模型、目标点B点与地面之间的几何关系，得到B点的实际经度B1：

Δlat/(S*Cosβ)＝θ/I           (4)

B1＝A1+Δlat           (5)

其中Δlat为地物模型地面中心A点与B点的经度差；S是A、B两点的球面弧长；A1为A点纬度；β为camera的平视转角；

同理可求B点的纬度B2；

步骤三、选定既定视角；

选择17种固定观察角度，具体如下：

(1)顶视1个角度：目标点B点纬度为A1，A2，α为0度；

(2)平视8个角度：目标点B点经度B1，纬度B2，α为80度，依据camera的平视转角β，平均分为前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个角度；

(3)45度斜俯视8个角度：目标点B点经度为B1，B2，α为45度，依据不同的camera的平视转角β，分前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个角度。

步骤四、显示三维地物模型；

依据地物模型的长宽高计算出满足条件的camera高度H和camera半径，按照每种固定观察角度的五个参数，进行模型加载，模拟出固定视角下的三维建筑形态。

本发明的优点在于：

(1)三维模型的观察控制确定度高，人机交互简单。

(2)设置17种固定观察角度，对三维模型的观察符合人的认知习惯。

(3)观察结果确定性高，观察结果呈现稳定。

(4)能实现全覆盖观察，不存在视线死角，本方法确定角度的顶点观测法，不会出现camera中线和地物模型没有交点的状态，即不会丢失观察焦点。

附图说明

图1是发明方法流程图；

图2是观察者与地物模型位置关系平地示意图；

图3是观察者与地物模型位置关系球面示意图；

图4是camera对三维建筑地平面内转角俯视示意图；

图5是计算AB弧长示意图；

图6是对A点经度做微分示意图；

图7是平视角度视距控制示意图；

图8是顶视角度轴侧图；

图9是平视8个角度的轴侧图；

图10是平视8个角度的俯视图；

图11是斜45度俯视8个角度的轴侧图；

图12是斜45度俯视8个角度的俯视图；

图13是斜45度俯视8个角度的侧视图；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明提供的三维地理信息场景中空间地物模型显示控制方法进行详细说明。

本发明提供的空间地物模型显示控制方法流程如图1所示，具体步骤如下：

步骤一、确定三维地物目标；

在三维地理信息系统中，按椭球体构建地球模型，假设通过悬于空中的camera(代表观察者)进行三维观察。