地理信息系统三维管模型构建放样方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了一种地理信息系统三维管模型构建放样方法及装置，所述地理信息系统的符号库中存储有三维管点符号，所述三维管点符号设置有场景自适应参数，所述方法包括：获取由矢量点数据和矢量线数据构成的三维几何网络拓扑数据；根据所述三维网络拓扑数据标识出的三维管点与三维管线之间的拓扑连通关系，找到与三维管点连通的三维管线；根据三维管线截面确定所述符号库中对应三维管点符号的自适应参数，并放样出所述三维管点。本申请通上述手段，可实现自适应三维管点符号的定制和复用，省去人工建模以及匹配三维管点与三维管线等工作，便于数据维护，节省人力物力成本。

Three dimensional pipe model building and setting out method and device for geographic information system

This application provides a geographic information system of three-dimensional pipe model construction and layout method of storage device, the symbol database of geographic information system in 3D pipe point symbol, the 3D pipe point symbol set scene adaptive parameters, the method comprises: acquiring 3D data points according to the network topology by vector and vector line data structure; according to the topology of the 3D point between the 3D pipe network topology data identified and 3D pipeline connection, find the 3D pipeline communicated with the 3D pipe point; according to the adaptive parameters corresponding to 3D pipe point symbol 3D pipeline section determines that the symbols in the library, and set out the three-dimensional point. The application of these techniques, which can realize customization and reuse of adaptive 3D pipe point symbol, eliminating the need for manual modeling and matching of 3D and 3D pipeline pipe work, to facilitate the maintenance of data, save manpower cost.

【技术实现步骤摘要】
地理信息系统三维管模型构建放样方法及装置
本申请涉及三维地理信息系统(GIS，GeographyInformationSystem)
，特别地，涉及一种地理信息系统三维管模型构建放样方法及装置。
技术介绍
随着地理信息系统在社会中的普遍应用，三维场景的应用也越来越深入。其中三维管网占据很大一部分应用场景，三维管网包含了三维管点部分和三维管线部分。在市政规划建设中，对于地上地下的三维管点、三维管线的显示、管理、分析及应用等具有实用意义。尽管一些三维系统产品或地理信息系统产品能够以三维管点模型显示的形式支持三维管网系统的展示，但是这些产品的三维管点源自模型，一般在建模软件中手工制作方式构建，然后将建模好的管点模型导入到场景中。这种构建管点的方式存在两个主要问题：一是管点模型的构建是在自己的局部坐标系中进行的，导入场景后还需要对其位置方向进行手工调整，以使得管点能与管线匹配。二是由于管线数据的采集存在的精度问题，与管点相接的管道夹角与标准值有差异，不能采用标准的多通(包括弯头、三通、四通等)模型与管线进行匹配，需要为每一种夹角角度来构建管点模型，大大增加了建模的工作量。另外，对于三维管网数据来说，用户的数据来源往往是矢量点、线数据，如果采用模型的显示方式，无疑造成了数据冗余和额外的工作量，对于系统维护来说，也需要维护矢量点、线数据和三维管点模型两套数据。此外，在某些企业级应用场景中，管网数据非常密集，对这些密集管网进行渲染需要消耗大量硬件资源。最后，市面上的同类产品无法实现对三维管点参数化的自定义设置。因此，无论是从技术上还是从成本的角度来看，如何实现一种数据一体化、可以自适应的管点符号系统，将是三维地理信息系统三维管线应用领域的技术技术人员迫切要解决的技术问题。
技术实现思路
本申请提供一种地理信息系统三维管模型构建放样方法及装置，用于解决现有三维管点模型展示方案存在的上述技术问题。本申请公开的一种地理信息系统三维管模型构建放样方法，所述地理信息系统的符号库中存储有三维管点符号，所述三维管点符号设置有场景自适应参数，所述方法包括：获取由矢量点数据和矢量线数据构成的三维几何网络拓扑数据；根据所述三维网络拓扑数据标识出的三维管点与三维管线之间的拓扑连通关系，找到与三维管点连通的三维管线；根据三维管线截面确定所述符号库中对应三维管点符号的自适应参数，并放样出所述三维管点。优选的，所述三维管线的渲染显示方法具体包括：生成包括有管线截面上顶点相对位置信息的网格数据；以管段为单位对所述三维管线在不同位置的截面采用相应的变换矩阵重复对上述网格数据进行实例化渲染显示。优选的，所述三维管点符号包括弯头符号和多通管点符号；所述网格数据包括完整截面管段网格和半截面管段网格，其中的完整截面管段网格用于渲染三维管线和弯头符号；半截面管段网格用于渲染三维管线和多通管点符号。优选的，所述网格数据的生成方法具体为：以三维管线一个截面中心为原点，以管线走向为X轴，以截面上方向为Z轴建立局部三维直角坐标系；根据所述截面的形状和大小，确定截面上每个顶点在局部三维直角坐标系中的坐标Ps；所述三维管线在不同位置的截面对应的变换矩阵的生成方法具体为：根据三维几何网络拓扑数据确定当前截面的中心点在世界坐标系中的坐标，得到该中心点的平移矩阵Mt；根据当前截面中心点的世界坐标W1和沿走向方向的下一个截面中心点的世界坐标W2确定对应局部三维直角坐标系中X轴的管线走向方向向量其中，根据和世界坐标系中的上方向向量确定对应局部三维直角坐标系中Y轴的方向向量其中，将向量和单位化后生成的三个单位向量组成的矩阵Mrot作为旋转矩阵；将所述平移矩阵Mt与旋转矩阵Mrot的乘积作为当前截面的变换矩阵。优选的，所述弯头符号的场景自适应参数包括端部厚度和转角细分数n；n为大于1的整数；所述弯头符号由截面平滑过渡的n个过渡管段组成；第一个过渡管段的第一截面与弯头一端的管线截面衔接，最后一个过渡管段的第二截面与弯头另一端的管线截面衔接。优选的，所述过渡管段的截面中心线在与弯头两端的管线中心线都相切的圆的圆弧上。优选的，所述多通管点符号包括同径管点符号、变径管点符号、异面管点符号和异面方管符号；所述多通管点符号由多个半管段组成，每个半管段由所述多通管点的中心点以及与该中心点相连的管线方向确定。本申请公开的一种地理信息系统三维管模型构建放样装置，所述地理信息系统的符号库中存储有三维管点符号，所述三维管点符号设置有场景自适应参数，所述装置包括：矢量数据获取模块，用于获取由矢量点数据和矢量线数据构成的三维几何网络拓扑数据；管线查找模块，用于根据所述三维网络拓扑数据标识出的三维管点与三维管线之间的拓扑连通关系，找到与三维管点连通的三维管线；渲染显示模块，用于根据三维管线截面确定所述符号库中对应三维管点符号的自适应参数，并放样出所述三维管点。优选的，所述渲染显示模块具体包括：网格数据生成子模块，用于生成包括有管线截面上顶点相对位置信息的网格数据；实例化渲染子模块，用于以管段为单位对所述三维管线在不同位置的截面采用相应的变换矩阵重复对上述网格数据进行实例化渲染显示。优选的，所述三维管点符号包括弯头符号和多通管点符号；所述网格数据包括完整截面管段网格和半截面管段网格，其中的完整截面管段网格用于渲染三维管线和弯头符号；半截面管段网格用于渲染三维管线和多通管点符号。与现有技术相比，本申请具有以下优点：本申请优选实施例通过标识有三维管点、三维管线连通关系的三维几何网络拓扑数据，找到与三维管点连通的三维管线，并根据三维管线的截面自适应地放样出三维管点符号，实现自适应三维管点符号的可定制、可复用，能够省去人工建模以及匹配三维管点与三维管线等工作，便于数据维护，节省人力物力成本。三维管点和三维管线可通过三维几何网络拓扑数据自动生成，并可实现快速配置三维管网场景。在进一步的优选实施例中，采用实例化技术批量绘制自适应管点符号，内存、CPU、显存等资源占用少，可承载海量的三维管网数据。附图说明附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本申请地理信息系统三维管模型构建放样方法一实施例的流程图；图2为本申请地理信息系统三维管模型构建放样装置一实施例的结构示意图；图3-1为本申请三维管点符号弯头的自适应参数设置界面示意图；图3-2和3-3分别为本申请三维管线完整截面管段和半截面管段示意图；图4为本申请三维管线的管段截面及局部坐标系关系示意图；图5-1为本申请弯头符号构建过程中过渡截面的平滑拐点示意图；图5-2为本申请弯头的管线拐点的平面投影效果图；图6-1为本申请多通管中心点划分示意图；图6-2为本申请多通管半管对的平面投影效果图。具体实施方式为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。术语本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地理信息系统三维管模型构建放样方法，其特征在于，所述地理信息系统的符号库中存储有三维管点符号，所述三维管点符号设置有场景自适应参数，所述方法包括：获取由矢量点数据和矢量线数据构成的三维几何网络拓扑数据；根据所述三维网络拓扑数据标识出的三维管点与三维管线之间的拓扑连通关系，找到与三维管点连通的三维管线；根据三维管线截面确定所述符号库中对应三维管点符号的自适应参数，并放样出所述三维管点。

【技术特征摘要】
1.一种地理信息系统三维管模型构建放样方法，其特征在于，所述地理信息系统的符号库中存储有三维管点符号，所述三维管点符号设置有场景自适应参数，所述方法包括：获取由矢量点数据和矢量线数据构成的三维几何网络拓扑数据；根据所述三维网络拓扑数据标识出的三维管点与三维管线之间的拓扑连通关系，找到与三维管点连通的三维管线；根据三维管线截面确定所述符号库中对应三维管点符号的自适应参数，并放样出所述三维管点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三维管线的渲染显示方法具体包括：生成包括有管线截面上顶点相对位置信息的网格数据；以管段为单位对所述三维管线在不同位置的截面采用相应的变换矩阵重复对上述网格数据进行实例化渲染显示。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述三维管点符号包括弯头符号和多通管点符号；所述网格数据包括完整截面管段网格和半截面管段网格，其中的完整截面管段网格用于渲染三维管线和弯头符号；半截面管段网格用于渲染三维管线和多通管点符号。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述网格数据的生成方法具体为：以三维管线一个截面中心为原点，以管线走向为X轴，以截面上方向为Z轴建立局部三维直角坐标系；根据所述截面的形状和大小，确定截面上每个顶点在局部三维直角坐标系中的坐标Ps；所述三维管线在不同位置的截面对应的变换矩阵的生成方法具体为：根据三维几何网络拓扑数据确定当前截面的中心点在世界坐标系中的坐标，得到该中心点的平移矩阵Mt；根据当前截面中心点的世界坐标W1和沿走向方向的下一个截面中心点的世界坐标W2确定对应局部三维直角坐标系中X轴的管线走向方向向量其中，根据和世界坐标系中的上方向向量确定对应局部三维直角坐标系中Y轴的方向向量其中，将向量和单位化后生成的三个单位向量组成的矩阵Mrot作为旋转矩阵；将所述平移矩阵Mt与旋转矩阵Mrot的乘...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟耳顺，冯振华，孙寅乐，曾志明，李濛，王少华，胡平，
申请(专利权)人：北京超图软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11