[发明专利]三维全尺度数字地球的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字地图技术，特别是一种三维全尺度数字地球的实现方法。

背景技术

“数字地球”是以真实地理数据为基础，对现实世界的信息进行数字化和虚拟化，形成的虚拟三维地球。“数字地球”概念提出后，空间信息技术迅猛发展，计算机硬件性能和网络带宽也不断提高，这就促使了“三维数字地球”软件的出现，并且成为“数字地球”概念的化身。Google Earth的出现更是带动了三维数字地球产品的快速发展。三维数字地球可以逼真的模拟现实世界，实现基础影像、地形和矢量的完美展现，可以为各行业提供更直观的辅助决策支持，因此三维数字地球产品越来越体现出其相比于传统二维产品的不可替代性。

目前，三维数字地球技术已经广泛应用到军事信息化、石油石化、电力、国土测绘、数字海洋、安全应急、林业、地矿、地理教学等众多领域，但是目前现有的三维数字地球产品只局限于地表和近地表空中对象的三维表达。而随着三维数字地球技术在不同行业的推广应用，地下、水下物体的三维可视化表达成为技术发展的必然趋势。同时，行业应用中的影像、矢量、模型数据量可达到TB级。显然，目前的软件和计算机硬件发展速度已经无法满足全球范围海量影像、矢量、模型数据的显示需求，现有计算机软硬件在显示海量影像、矢量、模型数据时已经出现瓶颈，一定程度上限制了三维数字地球技术在相关行业应用中的作用。

特别是现有的三维数字地球软件存在着以下的不足：

1、无法统一的表达空中、地面、海平面（海水）、水下（海底）、地下的空间对象；

2、虚拟相机（场景）无法由地上无缝的切换至地下；

3、虚拟相机以地表作为平面截头体近平面的参考，当虚拟相机锁定远离地表的对象时，被锁定的对象会被裁减掉；

4、虚拟相机的自由度不够，无法实现180度的仰视效果，即无法从对象的正下方观察对象；

5、大规模全球范围的海水渲染效率较低，且与地面干涉会形成闪烁现象(ZFighting)；

6、海量数据的实时加载渲染效率低下。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种三维全尺度数字地球的实现方法，用于统一的表达空中、地面、海平面（海水）、水下（海底）、地下的空间对象。

为实现上述目的，本发明提供了一种三维全尺度数字地球的实现方法，包括：

建立数字地球系统的坐标系，将地球上所有对象的海量数据按地理坐标、高度及高度模式放置到所述坐标系中，并将所述海量数据的数据对象以三维可视化的形式在计算机上呈现出来。

本发明通过开发地下、水下镜头，高速读取海量影像、矢量、模型数据，在真三维场景下实现全球范围空中、地表、地下、水下海量数据的快速一体化显示。

图1是本发明实施例提供的三维全尺度数字地球的实现方法流程图；

图2是本发明实施例中虚拟相机的各参数含义示意图；

图3是本发明实施例中虚拟相机的heading含义示意图；

图4是本发明实施例中大规模海水渲染在计算机上的显示效果截图；

图5是本发明实施例实现的三维全尺度数字地球全貌计算机上的显示效果截图；

图6是本发明实施例实现的三维全尺度数字地球中大规模地形渲染在计算机上的显示效果截图；

图7是本发明实施例实现的三维全尺度数字地球中大规模城市三维模型渲染在计算机上的显示效果截图；

图8是本发明实施例实现的三维全尺度数字地球中海底地形及海底对象渲染在计算机上的显示效果截图；

图9是本发明实施例实现的三维全尺度数字地球中地下管线渲染在计算机上的显示效果截图；

图10是本发明实施例实现的三维全尺度数字地球中空中对象渲染在计算机上的显示效果截图。

本发明是提供一种能够克服现有三维数字地球产品上述缺点的方法，通过开发地下、水下镜头，高速读取海量影像、矢量、模型数据，在真三维场景下实现全球范围空中、地表、地下、水下海量数据的快速一体化显示。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。