多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法及系统与流程

本发明涉及地理信息显示软件，尤其涉及多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法及系统。

背景技术：

1、在地质勘查工作中，通常使用地理信息软件系统进行图件的呈现及数据分析，最常用的主要为mapgis 6.7、arcgis。

2、mapgis 6.7是一款较为古老的软件，但在地质勘查行业中有着最为广泛的使用。该软件以二维空间区域地理矢量数据的制作与读取为主，其图件中最为基本的元素类型为点、线、面。其对图像信息有一定程度的支持，但受限于其古老的架构，其功能及性能较差。mapgis基本不支持三维数据的绘制与读取，用户仅能在二维平面上工作，因此对于地质勘查中重要的地形信息，其仅能够通过等高线的形式表现。当需要综合卫星图片、三维地形进行分析时，通常需要将数据从mapgis中导出后在其它软件中进行。

3、arcgis是一款全面的地理信息系统，可以用来收集、组织、管理、分析、交流和发布地理信息。在地质勘查工作中，arcgis通常作为辅助工具进行使用，用来制作一些mapgis无法制作的平面图件。其与mapgis相类似，也是以二维矢量数据为主，其图件中最为基本的元素类型也为点、线、面。相较于mapgis，其具备一定的三维能力，但并不以其为主。因此当需要综合卫星图片、三维地形进行勘查分析的，arcgis并不是最好的选择。

4、在勘查实践中，最常用的三维地理信息系统是谷歌地球与奥维地图。这两款软件都是基于瓦片地图技术的三维数字地球系统。

5、谷歌地球是一款谷歌公司开发的虚拟地球软件，它将卫星照片、航空照相和地理信息系统布置到一个地球的三维模型上。

6、相较于mapgis、arcgis等软件，谷歌地球的地图制作功能较为简单。在实践中，通常会把mapgis和arcgis中制作好的数据导出后再倒入谷歌地球，以结合卫星图和三维地形综合分析。为了能够将数据显示在谷歌地球之上，mapgis、arcgis中的数据通常需要进行复杂的转换，且部分信息会在转换中丢失。为了简化转换过程并保留较为完整的图面信息，通常导出为图片是较好的办法，但谷歌地球虽然支持图片覆盖，但其不支持坐标校正，因此无法将图片文件放置到正确的空间位置上。

7、奥维地图是一款类似于谷歌地球的软件，但其支持更多样的卫星图数据源，更多样的数据导入格式，在实践中比谷歌地图被更为广泛的使用。奥维地图可以将导入的矢量数据渲染至不同级别的瓦片，并与该位置的其他数据进行叠加混合。不过奥维地图仅支持矢量数据的导入，而不支持图像数据的导入。由于奥维是基于瓦片空间的图像叠加混合，所有数据再导入后都要经过复杂的切割与渲染过程，因此效率较低。在实际使用时，移动、缩放视图时，所叠加的地质数据也会受到瓦片级别切换的影响，导致地质图件不连续，影响分析。

技术实现思路

1、本发明主要目的在于将一张完整的多源异构地质图像准确的叠加到基于瓦片地图的三维数字地球之上，实现多源异构地质图像的数据导入兼容性，并消除因瓦片级别切换导致的多源异构地质图像不连续的三维空间叠加方法及系统。

2、本发明所采用的技术方案是：

3、提供一种多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法，包括以下步骤：

4、s1、对原始多源异构地质图像进行透视变换和裁剪，使其制图区域的四角与待叠加的多源异构地质图像的四角依次对应，形成待叠加多源异构地质图像的贴图img1；

5、s2、使用三维数字地球系统所提供的转换接口将多源异构地质图像的四角像素坐标转换到三维引擎的直角坐标系中，得到转换后的四角世界坐标；

6、s3、根据转换后的四角世界坐标及具体三维数字地球系统所提供的瓦片材质扩展方式，计算所要显示像素在待叠加多源异构地质图像的制图区域内的uv坐标，根据该uv坐标对贴图img1进行采样，并将采样结果输出。

7、接上述技术方案，步骤s3具体将所要显示的像素的世界坐标与转换后的四角世界坐标代入反向双线性插值算法，获得每一个像素的uv坐标。

8、接上述技术方案，步骤s2还包括步骤：将四角世界坐标以统一变量的方式传入着色器中。

9、接上述技术方案，步骤s1具体为：对原始多源异构地质图像的制图区域进行矩形校正，将制图区域的左上角、右上角、右下角、左下角与原始多源异构地质图像中的多源异构地质图像部分的左上角、右上角、右下角、左下角一一对应，再将制图区域以外的像素裁剪掉。

10、接上述技术方案，该三维空间叠加方法在gpu中完成。

11、本发明还提供一种多源异构地质信息的三维空间实时呈现系统，包括：

12、贴图创建模块，用于对原始多源异构地质图像进行透视变换和裁剪，使其制图区域的四角与待叠加的多源异构地质图像的四角依次对应，形成待叠加多源异构地质图像的贴图img1；

13、角点坐标转换模块，用于使用三维数字地球系统所提供的转换接口将多源异构地质图像的四角像素坐标转换到三维引擎的直角坐标系中，得到转换后的四角世界坐标；

14、渲染模块，用于根据转换后的四角世界坐标及具体三维数字地球系统所提供的瓦片材质扩展方式，计算所要显示像素在待叠加多源异构地质图像的制图区域内的uv坐标，根据该uv坐标对贴图img1进行采样，并将采样结果输出。

15、接上述技术方案，渲染模块具体将所要显示的像素的世界坐标与转换后的四角世界坐标代入反向双线性插值算法，获得每一个像素的uv坐标。

16、接上述技术方案，贴图创建模块具体对原始多源异构地质图像的制图区域进行矩形校正，将制图区域的左上角、右上角、右下角、左下角与原始多源异构地质图像中的多源异构地质图像部分的左上角、右上角、右下角、左下角一一对应，再将制图区域以外的像素裁剪掉。

17、接上述技术方案，角点坐标转换模块还用于将四角世界坐标以统一变量的方式传入gpu着色器中。

18、本发明还提供一种计算机存储介质，其内存储有可被处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行上述技术方案所述的多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法。

19、本发明产生的有益效果是：本发明在将多源异构地质图像渲染至屏幕缓冲区时，将多源异构地质图像作为一张完整贴图与其他瓦片化或非瓦片化的图像叠加混合，而不是在渲染前将多源异构地质图像瓦片化后再将每个瓦片叠加混合，这保证了多源异构地质图像的连续性。

20、进一步地，本发明的叠加方法在gpu中完成，坐标转换计算使多源异构地质图像的空间坐标对应到正确瓦片位置上，保证了叠加混合的响应速度。

技术特征：

1.一种多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法，其特征在于，步骤s3具体将所要显示的像素的世界坐标与转换后的四角世界坐标代入反向双线性插值算法，获得每一个像素的uv坐标。

3.根据权利要求1所述的多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法，其特征在于，步骤s2还包括步骤：将四角世界坐标以统一变量的方式传入着色器中。

4.根据权利要求1所述的多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法，其特征在于，步骤s1具体为：对原始多源异构地质图像的制图区域进行矩形校正，将制图区域的左上角、右上角、右下角、左下角与原始多源异构地质图像中的多源异构地质图像部分的左上角、右上角、右下角、左下角一一对应，再将制图区域以外的像素裁剪掉。

5.根据权利要求1所述的多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法，其特征在于，该三维空间叠加方法在gpu中完成。

6.一种多源异构地质信息的三维空间实时呈现系统，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的多源异构地质信息的三维空间实时呈现系统，其特征在于，渲染模块具体将所要显示的像素的世界坐标与转换后的四角世界坐标代入反向双线性插值算法，获得每一个像素的uv坐标。

8.根据权利要求6所述的多源异构地质信息的三维空间实时呈现系统，其特征在于，贴图创建模块具体对原始多源异构地质图像的制图区域进行矩形校正，将制图区域的左上角、右上角、右下角、左下角与原始多源异构地质图像中的多源异构地质图像部分的左上角、右上角、右下角、左下角一一对应，再将制图区域以外的像素裁剪掉。

9.根据权利要求6所述的多源异构地质信息的三维空间实时呈现系统，其特征在于，角点坐标转换模块还用于将四角世界坐标以统一变量的方式传入gpu着色器中。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，其内存储有可被处理器执行的计算机程序，该计算机程序执行权利要求1-5中任一项所述的多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法。

技术总结
本发明公开了一种多源异构地质信息的三维空间实时呈现方法，包括步骤：S1、对原始多源异构地质图像进行透视变换和裁剪，使其制图区域的四角与待叠加的多源异构地质图像的四角依次对应，形成待叠加多源异构地质图像的贴图；S2、将多源异构地质图像的四角像素坐标转换到三维引擎的直角坐标系中，得到转换后的四角世界坐标；S3、根据转换后的四角世界坐标及具体三维数字地球系统所提供的瓦片材质扩展方式，计算所要显示像素在待叠加多源异构地质图像的制图区域内的UV坐标，根据该UV坐标对贴图进行采样，并将采样结果输出。本发明的多源异构地质图像在不经过拆分的情况下可直接贴图至三维瓦片地形之上，无论渲染摄像机与目标位置远近、角度如何，多源异构地质图像均保持了连续性，不受瓦片层级切换影响。

技术研发人员：林寿洪,贾长顺,赖晓丹,康旭,张锦章,官荣柱,薛兆龙,吴松,豆孝芳,郑有业
受保护的技术使用者：紫金矿业集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15