基于GIS的2.5维空间数据可视化方法、介质和设备

技术领域

本发明涉及建筑工程等空间，特别涉及一种基于GIS的2.5维空间数据可视化方法、介质和设备。

背景技术

空间数据可视化随着互联网与GIS技术的发展不断进步，真三维地理空间数据由早期的纸质产品迁移至二三维电子产品，一方面，二维空间数据只对处于三维空间中的各种地理对象全部进行平面投影的简化处理，不能完整直观地表现垂直轴Z上的空间信息，反映客观世界；另一方面，目前三维空间数据因格式、容量等原因不能在现有网络环境实现快速访问和浏览，体验效果有待提高，也不满意空间数据可视化建设成本低廉、响应快速的要求。

现有的2.5维空间数据可视化主要以三维建模为主，在制作模型的时候，根据采集照片对建筑物结构进行分析，尽可能构建每一栋建筑的立体轮廓，再根据建筑外墙、窗体、装饰物的材质来自采集的照片或者精选的素材库对每一栋建筑进行细致的贴图，以此还原建筑的真实外观；以三维建模完成后再根据不同工具进行地图投影，设置角度生成2.5维空间数据。上述2.5维空间数据可视化方式主要存在以下缺点：(1)利用贴图方式建立三维模型耗时长，精度低，需要先构建建筑轮廓在进行贴图操作，对于建筑构造复杂达不到完全还原的要求。(2)因为软件局限性不能在同一工具下完成2.5维空间数据可视化建设从集成数据到互联网浏览全过程，需要进行格式转换、统一坐标等操作、降低效率。(3)三维模型占用空间大，格式不统一，对网络环境、容量等需要较高要求，不利于技术普及推广，基于Web的三维需要安装三维客户端插件进行浏览，对计算机性能要求高，体验效果不好。(4)二维空间数据只对处于三维空间中的各种地理对象全部进行平面投影的简化处理，不能完整直观地表现垂直轴Z上的空间信息，反映客观世界。

发明内容

本发明的第一目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于GIS的2.5维空间数据可视化方法，该方法能够对2.5维空间数据进行快速的可视化，具有成本低、还原性高、响应速度快且利于推广的优点。

本发明的第二目的在于提供一种基于GIS的2.5维空间数据可视化装置。

本发明的第三目的在于提供一种存储介质。

本发明的第四目的在于提供一种计算设备。

本发明的第一目的通过下述技术方案实现：一种基于GIS的2.5维空间数据可视化方法，包括：

根据需建设2.5维空间数据的地理位置和地图规范，预先定义投影，统一各空间数据坐标系；

获取通过无人机采集到的空间数据；

根据无人机所采集到的空间数据以及比例尺、精度和空间数据坐标系，生成三维空间数据模型；

通过GIS分析工具统一导入需要生成2.5维的三维空间数据模型；

针对于GIS分析工具导入的三维空间数据模型，预设空间数据瓦片缓存机制；

在GIS分析工具中，根据预设好的空间数据瓦片缓存机制，生成2.5维空间数据瓦片；

利用GIS分析工具生成工程文件，读取空间数据瓦片缓存机制，生成地图服务地址；

在地图服务地址中，根据空间数据瓦片缓存机制加载2.5维空间数据瓦片服务。

优选的，在加载2.5维空间数据瓦片服务时，针对于所有的三维空间数据模型，分别发布加载其对应的瓦片服务并按照次序叠加显示，进而生成2.5维电子地图整体效果。

优选的，根据无人机所采集到的空间数据以及比例尺、精度和空间数据坐标系，生成的三维空间数据模型为三维正射摄影或三维倾斜摄影模型。

优选的，针对于GIS分析工具导入的三维空间数据模型，预设的空间数据瓦片缓存机制包括：

定义三维数据模型瓦片平面角度和俯视角度；

定义地图服务为影像地图服务；

切片方式为选择为“新建”；

比例类型选择；

设置瓦片显示比例级数；

根据运行速度设置每英寸的像素；

选择选择切片大小；

选择缓存切边格式；

选择存储格式。

优选的，在GIS分析工具中，根据预设好的空间数据瓦片缓存，生成固定角度的2.5维空间数据瓦片。

优选的，利用GIS分析工具生成工程文件，读取空间数据瓦片缓存机制，生成地图服务URL地址，其中在生成地图服务UR地址时，包括如下操作：

选择放置瓦片服务器的地址；

设置服务器类型；

设置瓦片名称；

设置瓦片的抗锯齿功能；

设置服务器返回的最大记录数；

根据三维空间数据模型精度设置池化参数；

其中，根据用途将瓦片服务分成wmts和wms格式。

优选的，在地图服务地址中，基于云服务器上的GIS工具，利用OPENLAYER生成html文件，进而根据空间数据瓦片缓存机制加载2.5维空间数据瓦片服务。

本发明的第二目的通过下述技术方案实现：一种基于GIS的2.5维空间数据可视化装置，包括

空间坐标系统一模块，用于根据需建设2.5维空间数据的地理位置和地图规范，预先定义投影，统一各空间数据坐标系；

获取模块，用于获取通过无人机采集到的空间数据；

数据模型生成模块，用于根据无人机所采集到的空间数据以及比例尺、精度和空间数据坐标系，生成三维空间数据模型；

导入模块，用于通过GIS分析工具统一导入需要生成2.5维的三维空间数据模型；

瓦片缓存机制预设模块，用于针对于GIS分析工具导入的三维空间数据模型，预设空间数据瓦片缓存机制；

空间数据瓦片生成模块，用于在GIS分析工具中，根据预设好的空间数据瓦片缓存，生成2.5维空间数据瓦片；

服务地址生成模块，用于利用GIS分析工具生成工程文件，读取空间数据瓦片缓存机制，生成地图服务地址；

瓦片服务加载模块，在地图服务地址中，根据空间数据瓦片缓存机制加载2.5维空间数据瓦片服务。

本发明的第三目的通过下述技术方案实现：一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现本发明第一目的所述的基于GIS的2.5维空间数据可视化方法。

本发明的第四目的通过下述技术方案实现：一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现实施例1所述的基于GIS的2.5维空间数据可视化方法。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

(1)本发明一种基于GIS的2.5维空间数据可视化方法，首先统一各空间数据坐标系，获取通过无人机采集到的空间数据；然后根据无人机所采集到的空间数据以及比例尺、精度和空间数据坐标系，生成三维空间数据模型；通过GIS分析工具统一导入需要生成2.5维的三维空间数据模型；预设空间数据瓦片缓存机制；在GIS分析工具中，根据预设好的空间数据瓦片缓存，生成2.5维空间数据瓦片；利用GIS分析工具生成工程文件，读取空间数据瓦片缓存机制，生成地图服务地址；在地图服务地址中，根据空间数据瓦片缓存机制加载2.5维空间数据瓦片服务。本发明方法中，利用无人机采集的数据进行三维建模，能快速生成与真三维实体相同的三维实景模型，改善现有技术中贴图数据模型制作对复杂空间数据如建筑等轮廓的生成，且对数据统一空间坐标系，避免地图投影与数据之间投影变换，进而缩小工作时间，提高精度。

(2)本发明基于GIS的2.5维空间数据可视化方法中，使用GIS分析工具生成2.5维空间数据地图瓦片缓存机制，对比现有技术中使用多个不同类型软件实现空间数据可视化的流程，本发明方法能快速实现数据共享，具备数据量小、现实速度快的优点，需要的网络环境、软硬件要求较低，满足了在远程访问下对三维空间数据的快速浏览访问。

附图说明

图1是本发明方法的流程图。

图2是本发明装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例公开了一种基于GIS的2.5维空间数据可视化方法，该方法基于GIS工具实现2.5维空间数据的可视化，如图1所示，具体步骤包括：

S1、数据模型建设和导入，具体包括：

S101、定义投影坐标系：

根据需建设2.5维空间数据的地理位置和地图规范，预先定义投影，统一各空间数据坐标系；

S102、获取通过无人机上采集设备采集到的空间数据，确定需要构建模型的空间数据信息；本实施例中，空间中需要建模的物体例如建筑物等，通过无人机搭载的采集设备采集其空间数据，包括物体表面全部信息，如轨迹、轮廓、颜色、材质等。

S103、根据无人机所采集到的空间数据以及比例尺、精度和空间数据坐标系，生成三维空间数据模型，本实施例中，生成的三维数据模型包括三维正射摄影或三维倾斜摄影模型；

S104、通过GIS分析工具统一导入需要生成2.5维的三维空间数据模型。

S2、瓦片制作，具体包括：

S201、针对于GIS分析工具导入的三维空间数据模型，预设空间数据瓦片缓存机制，包括：

(1)、定义三维数据模型瓦片平面角度和俯视角度；在本实施例中，定义三维数据模型瓦片平面角度为45°，俯视角度为30°。

(2)、定义地图服务为影像地图服务。

(3)、切片方式为选择为“新建”，因为不同类型模型切片方案存在差异，不能随意使用预定义的切片方案。

(4)、比例类型选择standard(标准)，具体根据比例级数参数中定义的数值自动生成比例；或者按照三维数据模型范围面积大小生成比例和精度要求选择custom(自定义)，即允许缓存设计器自定义输入任何所需比例。

(5)、设置瓦片显示比例级数。

(6)、根据运行速度设置每英寸的像素，在本实施例中，可以设置每英寸的像素为96dpi。

(7)、选择切片大小为256×256或者512×512。

(8)、为在性能和可管理性之间寻求最佳平衡，选择缓存切边格式为PNG8或者PNG24。

(9)、不压缩原切片质量。

(10)、存储格式为COMPACT，将切片分组到较大得包文件中

S202、在GIS分析工具中，根据预设好的空间数据瓦片缓存机制，生成固定角度的2.5维空间数据瓦片。如上述瓦片缓存机制中定义三维数据模型瓦片平面角度为45°，俯视角度为30°，则本步骤中生成平面角度为45°以及俯视角度为30°的空间数据瓦片。

S3、发布互联网服务：

S301、利用GIS分析工具生成工程文件，读取空间数据瓦片缓存机制，生成地图服务URL地址；即在地图服务URL地址中，限制该地址中所加载的瓦片要符合读取到的空间数据瓦片缓存机制，可根据用途将瓦片服务分成wmts和wms格式。其中在生成地图服务UR地址时，包括如下操作：

(1)、选择放置瓦片服务器的地址；

(2)、设置服务器类型；

(3)、设置瓦片名称；

(4)、设置瓦片的抗锯齿功能；

(5)、设置服务器返回的最大记录数，本实施例中，设置服务器返回的最大记录数为500。

(6)、根据三维空间数据模型精度设置池化参数；

S302、在地图服务地址中，基于云服务器上的GIS工具，利用OPENLAYER生成html文件，根据空间数据瓦片缓存机制加载2.5维空间数据瓦片服务。本实施例中，在加载2.5维空间数据瓦片服务时，针对于所有的三维空间数据模型，分别发布加载其对应的瓦片服务并按照次序叠加显示，进而生成2.5维电子地图整体效果。

实施例2

本实施例公开了一种基于GIS的2.5维空间数据可视化装置，如图2中所示，包括

空间坐标系统一模块，用于根据需建设2.5维空间数据的地理位置和地图规范，预先定义投影，统一各空间数据坐标系。

获取模块，用于获取通过无人机采集到的空间数据。本实施例中，空间中需要建模的物体例如建筑物等，通过无人机搭载的采集设备采集其空间数据。

数据模型生成模块，用于根据无人机所采集到的空间数据以及比例尺、精度和空间数据坐标系，生成三维空间数据模型。

导入模块，用于通过GIS分析工具统一导入需要生成2.5维的三维空间数据模型；

瓦片缓存机制预设模块，用于针对于GIS分析工具导入的三维空间数据模型，预设空间数据瓦片缓存机制。

空间数据瓦片生成模块，用于在GIS分析工具中，根据预设好的空间数据瓦片缓存，生成固定角度的2.5维空间数据瓦片。在本实施例中，固定角度可以是平面角度为45°，俯视角度为30°。

服务地址生成模块，用于利用GIS分析工具生成工程文件，读取空间数据瓦片缓存机制，生成地图服务地址。

瓦片服务加载模块，在地图服务地址中，根据空间数据瓦片缓存机制加载2.5维空间数据瓦片服务。在本实施例中，瓦片服务加载模块在加载2.5维空间数据瓦片服务时，针对于所有的三维空间数据模型，分别发布加载其对应的瓦片服务并按照次序叠加显示，进而生成2.5维电子地图整体效果。

本实施例上述各个模块的具体实现可以参见上述实施例1，在此不再一一赘述。需要说明的是，本实施例提供的装置仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，在实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

实施例3

本实施例公开了一种存储介质，存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现实施例1所述的基于GIS的2.5维空间数据可视化方法，如下：

根据需建设2.5维空间数据的地理位置和地图规范，预先定义投影，统一各空间数据坐标系；

获取通过无人机采集到的空间数据；

根据无人机所采集到的空间数据以及比例尺、精度和空间数据坐标系，生成三维空间数据模型；

通过GIS分析工具统一导入需要生成2.5维的三维空间数据模型；

针对于GIS分析工具导入的三维空间数据模型，预设空间数据瓦片缓存机制；

在GIS分析工具中，根据预设好的空间数据瓦片缓存机制，生成2.5维空间数据瓦片；

利用GIS分析工具生成工程文件，读取空间数据瓦片缓存机制，生成地图服务地址；

在地图服务地址中，根据空间数据瓦片缓存机制加载2.5维空间数据瓦片服务。

在本实施例中，存储介质可以是磁盘、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、U盘、移动硬盘等介质。

实施例4

本实施例公开了一种计算设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行程序的存储器，所述处理器执行存储器存储的程序时，实现实施例1所述的基于GIS的2.5维空间数据可视化方法，如下：

根据需建设2.5维空间数据的地理位置和地图规范，预先定义投影，统一各空间数据坐标系；

获取通过无人机采集到的空间数据；

根据无人机所采集到的空间数据以及比例尺、精度和空间数据坐标系，生成三维空间数据模型；

通过GIS分析工具统一导入需要生成2.5维的三维空间数据模型；

针对于GIS分析工具导入的三维空间数据模型，预设空间数据瓦片缓存机制；

在GIS分析工具中，根据预设好的空间数据瓦片缓存机制，生成2.5维空间数据瓦片；

利用GIS分析工具生成工程文件，读取空间数据瓦片缓存机制，生成地图服务地址；

在地图服务地址中，根据空间数据瓦片缓存机制加载2.5维空间数据瓦片服务。

本实施例中，计算设备可以是台式电脑、笔记本电脑、智能手机、PDA手持终端、平板电脑等终端设备。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。