一种基于高程瓦片数据的地形显示系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于高程瓦片数据的地形显示系统，包括处理器和存储器，存储器中存储有对应于正方形区域地形(边长为W)的n个数字高程模型数据DEM＝{D1,D2,...,Dn}；其中，Di的分辨率为mi，即包括mi×mi个高程数据E＝(x,y,z)，x和y为高程数据E所代表区域的左上角的坐标，z为高程数据E的高度值，i的取值范围为1到n，且m1＜m2＜...＜mn；所述Di还被切割为xi×xi个高程瓦片，每个高程瓦片的分辨率为

A terrain display system based on elevation tile data

The present invention provides a topographic display system based on the height tile data, including the processor and memory. The memory has n digital elevation model data DEM = {D1, D2, and Dn} corresponding to the square area terrain (the edge length is W); in which, the resolution of Di is Mi, that is, mi * Mi elevation data E = (x For the coordinates of the upper left corner of the area represented by the elevation data E, Z is the height value of the elevation data E, and the range of the I is 1 to N, and M1 < M2 < Mn; the Di is also cut into a Xi * Xi height tile, and the resolution of each height tile is the same.

【技术实现步骤摘要】
一种基于高程瓦片数据的地形显示系统
本专利技术涉及地理信息系统领域，特别涉及一种基于高程瓦片数据的地形显示系统。
技术介绍
数字高程模型(DigitalElevationModel，简称DEM)是在一定范围内通过规则格网点描述地面高程信息的数据集，用于反映区域地貌形态的空间分布。目前，我国已建成覆盖全国陆地范围的1:100万、1:25万、1:5万DEM数据库。瓦片地图金字塔模型是一种多分辨率层次模型，从瓦片金字塔的底层到顶层，分辨率越来越低，但表示的地理范围不变。对于固定的缩放级别N，把地图比例尺最大的地图图片作为金字塔的底层，即第0层，并对其进行分块，从地图图片的左上角开始，从左至右、从上到下进行切割，分割成相同大小(比如256x256像素)的正方形地图瓦片，形成第0层瓦片矩阵；在第0层地图图片的基础上，按例如2x2像素合成为一个像素的方法生成第1层地图图片，并对其进行分块，形成第1层瓦片矩阵；采用同样的方法生成第2层瓦片矩阵；如此下去，直到第N-1层，构成整个瓦片金字塔。马静谨在《基于瓦片数据的DEM构建与显示》中，将瓦片地图金字塔的思想应用到DEM中，采用地形瓦片重组数据结构的方法实现实时高帧率的绘制大规模地形。该文章中认为，视距是瓦片算法判断数据绘制的依据，靠近视点的地形信息详细，绘制精细瓦片，远离视点处，绘制粗糙层。三维数字地图(或者说三维地形显示系统)的相关应用中，DEM数据一般来源于权威的测绘机构，通常包含多种精度不同的数据(例如国家基础地理信息中心官方网站的介绍中具有三种不同精度的数据)。重点关注区域(例如离视点较近的区域)调用高精度DEM数据，非重点关注区域(例如离视点较远的区域)为低精度DEM。但是对于某些DEM数据所覆盖的区域，例如俯视视点下某个区域即存在离视点较近的山地区域，又存在离视点较远的平原区域，存在部分区域(例如山地)需要高精度DEM数据，部分区域(例如平原)可以采用低精度DEM数据的情况。对于这种情况，通常的处理方式是对于该区域全部使用高精度DEM数据。这种方式中不丧失重点关注区域的丰富信息，但是由于高精度DEM相较于低精度DEM，其效率和需要处理的数据量均是指数级别的增加，对于非重点区域来说，形成大量的不必要的冗余数据。
技术实现思路
为克服上述问题，本专利技术提出一种基于高程瓦片数据的地形显示系统，包括处理器和存储器，存储器中存储有对应于正方形区域地形(边长为W)的n个数字高程模型数据DEM＝{D1,D2,...,Dn}；其中，Di的分辨率为mi，即包括mi×mi个高程数据E＝(x,y,z)，x和y为高程数据E所代表区域的左上角的坐标，z为高程数据E的高度值，i的取值范围为1到n，且m1＜m2＜...＜mn；所述Di还被切割为xi×xi个高程瓦片，每个高程瓦片的分辨率为所述处理器执行计算机程序以实现以下步骤：步骤S100，自D1到Dn遍历DEM获得Dk，使得其中C为预定义的显示区域内显示的最少高程数据的数量，L＝2Htg(θ/2)，H为视点高度，θ为视锥的顶角。步骤S200，根据视点在区域地形上的投影坐标(X,Y)，获得对应于视锥外接正方形的Dk的高程瓦片集合T＝{T1,T2,...,Tp}；其中X为视点经度(即相对于区域地形左上角的横坐标)，Y为视点纬度(即相对于区域地形左上角的纵坐标)，p为T中高程瓦片的数量。步骤S300，对于集合T的每个Ti，计算平均高度值其中步骤S400，将H-hi作为Ti所在区域的视点高度Hi，计算Li＝2Hitg(θ/2)；自D1到Dn遍历DEM获得Dki，使得步骤S500，如果k＝ki，那么将Ti中的高程数据加载到地形中，在显示屏幕上进行显示。根据本专利技术的一个方面，通过将高精度DEM和低精度DEM，分别切割成瓦片地图数据，加载到三维数字地图的相关应用中，从而避免产生冗余数据。根据本专利技术的另一个方面，在调用高程瓦片数据时，由于精度不同，在两种数据衔接处存在高程差，在绘制并显示瓦片地图数据时出现“断崖”现象。为此，本专利技术还采取加权平均法实时计算邻接区域的高程值。并利用计算完成的高程值分别对原有低精度的DEM瓦片高程值和高精度的瓦片高程值进行修正。附图说明图1是根据本专利技术的计算机程序执行流程图；图2是根据本专利技术的视野范围和显示区域的示意图；图3是根据本专利技术的高程瓦片数据的示意图；图4是根据本专利技术的邻接区域的示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，将对本专利技术作进一步地详细描述。这种描述是通过示例而非限制的方式介绍了与本专利技术的原理相一致的具体实施方式，这些实施方式的描述是足够详细的，以使得本领域技术人员能够实践本专利技术，在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下可以使用其他实施方式并且可以改变和/或替换各要素的结构。因此，不应当从限制性意义上来理解以下的详细描述。本专利技术提供了一种基于高程瓦片数据的地形显示系统，包括处理器和存储器，存储器中存储有对应于正方形区域地形(边长为W)的n个数字高程模型数据DEM＝{D1,D2,...,Dn}。区域地形一般为漫游区域的地形，通常制作成正方形区域以更有效率的适应后续的操作，例如10km*10km的区域。本领域技术人员清楚，区域地形如果是矩形，通过特定的几何变换后，也能够适应后续操作。根据本专利技术，在DEM中，Di的分辨率为mi，即其中包括了mi×mi个高程数据E＝(x,y,z)(此处方便起见，将E11-Emimi均简写为E)，x和y为高程数据E所代表区域的左上角的坐标，z为高程数据E的高度值。显然，i的取值范围为1到n。在一个示例性的例子中，对于10km*10km的区域，如果Di的分辨率mi＝1000，那么在Di中，该10km*10km的区域被分成1000*1000＝1*106个正方形栅格。每个正方形栅格代表的面积为(10km*10km)/106＝100平方米，其边长为10米。该例子中，本领域技术人员也能够方便的获得每个高程数据的坐标x和y，例如E11的(x,y)＝(0,0)，E12的(x,y)＝(10,0)，E21的(x,y)＝(0,10)等等以此类推。根据本专利技术，m1＜m2＜...＜mn，即意味着DEM中的数字高程模型数据按照精确度由低到高进行排序。根据本专利技术，如图1所示，所述处理器执行计算机程序以实现以下步骤：步骤S100，自D1到Dn遍历DEM获得Dk，使得其中C为预定义的显示区域内显示的最少高程数据的数量。mk和mk-1分别为Dk和Dk-1的分辨率。本专利技术中，如图2所示，首先需要获得漫游视点的位置信息(X,Y,H)，其中(X,Y)为视点在区域地形(例如10km*10km的区域)基准平面(即不考虑地形高度的平面)上的投影坐标，H为视点高度(即相对于基准平面的高度)。根据本专利技术，H可根据使用三维地形显示系统的用户控制，例如用户单击或持续按下某个按键时，H增加，用户单击或持续按下另一按键时，H减少。本专利技术中，还需要获得视锥的顶角(视角)θ，如图2所示，从空中进行地形漫游时，受制于视角的限制，视野范围根据视点高度H的不同而构成圆锥形(即视锥)。本专利技术中，视锥的顶角θ可以由用户通过计算机程序实现的GUI进行设定，例如60度-120度之间，优选90度。根据视点的高度H和用户设置的视锥的顶角(视角本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于高程瓦片数据的地形显示系统，包括处理器和存储器，存储器中存储有对应于正方形区域地形(边长为W)的n个数字高程模型数据DEM＝{D1,D2,...,Dn}；Di的分辨率为mi，即

【技术特征摘要】
1.一种基于高程瓦片数据的地形显示系统，包括处理器和存储器，存储器中存储有对应于正方形区域地形(边长为W)的n个数字高程模型数据DEM＝{D1,D2,...,Dn}；Di的分辨率为mi，即包括了mi×mi个高程数据，其中每个高程数据E＝(x,y,z)，x和y为高程数据E所代表区域的左上角的坐标，z为高程数据E的高度值，i的取值范围为1到n，且m1＜m2＜...＜mn；所述Di还被切割为xi×xi个高程瓦片，每个高程瓦片的分辨率为所述处理器执行计算机程序以实现以下步骤：步骤S100，自D1到Dn遍历DEM获得Dk，使得其中C为预定义的显示区域内显示的最少高程数据的数量，L＝2Htg(θ/2)，H为视点高度，θ为视锥的顶角；步骤S200，根据视点在区域地形上的投影坐标(X,Y)，获得对应于视锥外接正方形的Dk的高程瓦片集合T＝{T1,T2,...,Tp}；其中X为视点经度(即相对于区域地形左上角的横坐标)，Y为视点纬度(即相对于区域地形左上角的纵坐标)，p为T中高程瓦片的数量；步骤S300，对于集合T的每个Ti，计算平均高度值其中步骤S400，将H-hi作为Ti所在区域的视点高度Hi，计算L...

【专利技术属性】
技术研发人员：王焕金，纪恩庆，任培祥，李会娟，崔凤磊，战杰，郭方正，张耀坤，张之明，曹建梅，王向前，罗强，
申请(专利权)人：国网技术学院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37