一种态势地图二三维一体化渲染方法技术

本发明专利技术公开了一种态势地图二三维一体化渲染方法，所述方法基于瓦片金字塔模型组织二三维地图数据，通过实时投影变换实现二三维动态切换。采用栅格瓦片和矢量瓦片对遥感影像和矢量进行高效渲染；构建一体化态势图形库，实现态势目标图形的统一组织和渲染，利用GPU硬件加速提高图形渲染效率。与传统二三维视图独立渲染相比，节省了存储空间，减少数据冗余，实现了同一视图下二三维实时动态切换，提供了统一的显示效果。采用矢量瓦片显著提升矢量数据渲染效率，一体化图形库为态势图形显示提供更快捷的方式，使战场环境模拟仿真更方便流畅，提升了用户体验。提升了用户体验。提升了用户体验。

【技术实现步骤摘要】
一种态势地图二三维一体化渲染方法


[0001]本专利技术涉及一种态势地图渲染方法，特别是一种态势地图二三维一体化渲染方法。

技术介绍

[0002]战场环境模拟仿真系统中的态势地图通常都具有二维显示模式和三维显示模式，二维显示模式通过投影后的平面地图来展现基础地理信息数据，三维模式则使用立体的地球模型。在实际应用中，用户通常希望能够结合两种显示模式浏览并能够在两种模式间自由切换。
[0003]通常二三维显示采用两个视图来进行显示，两个视图独立渲染，采用不同的渲染引擎及渲染逻辑，渲染出的画面需要通过一定的关联方式保持显示内容的一致性。这种方式可以保持两种视图渲染互不影响，同时在视图切换时能够做到快速切换。但这种方式会导致两个视图显示效果的差异，并且需要存储两份渲染数据，包括顶点数据、纹理数据以及渲染状态信息，产生数据冗余，而渲染引擎的差异会导致图形开发流程更加复杂。同时需要建立额外的关联关系来保持两个视图显示内容的一致性。
[0004]传统矢量数据渲染通常采用栅格瓦片的方式，对全球范围进行瓦片化划分，将瓦片范围内的矢量数据绘制成栅格图片存储，在地图渲染时使用对应瓦片编码的栅格图片进行渲染。栅格瓦片渲染效率较高，但无法满足矢量数据更新和定制化的显示需求。

技术实现思路

[0005]专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种态势地图二三维一体化渲染方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种态势地图二三维一体化渲染方法，包括如下步骤：r/>[0007]步骤1，全球瓦片组织：基于瓦片金字塔模型，建立地球瓦片结构，以地球瓦片为基础构建二三维态势地图；
[0008]步骤2，基础地理信息数据渲染：采用栅格瓦片方法渲染遥感影像数据，采用矢量瓦片方法渲染矢量数据，完成所述二三维态势地图中基础地理信息数据的渲染；
[0009]步骤3，一体化的图形渲染：构建二三维一体化的态势图形符号库，基于统一的图形数据组织结构、绘制方法及流程，设计并建立常用态势图形在所述二三维态势地图的两种显示模式下对应的显示样式；
[0010]步骤4，二三维显示模式动态切换：进行二三维显示模式切换时，以视线与地球交点为中心，重构视野范围内的地球瓦片，通过插值方式建立二维模式和三维模式下地球瓦片的变化模型，展现二三维模式切换的动态过程；在显示模式切换时自适应切换一体化态势图形的显示样式。
[0011]有益效果：
[0012]1、二三维渲染采用统一的基础地理信息数据组织结构，因此可以节省存储空间，并减少数据冗余；
[0013]2、采用一致性的顶点网格构建方法，因此能够支持二三维显示模式的实时动态切换；
[0014]3、采用矢量瓦片来渲染矢量数据，结合GPU硬件加速技术，能够实现更快的数据加载，更高效的缓存管理，实现矢量数据的高效渲染。
[0015]4、采用二三维一体化的图形符号库，能够方便快捷地满足态势地图显示中常用图形的渲染需求，同时能够根据二三维显示模式自动切换显示样式，显示符合二三维地图特点的图形符号。
附图说明
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0017]图1是本专利技术实施的总体流程图。
[0018]图2是本专利技术实施的全球瓦片组织示意图。
[0019]图3是本专利技术实施的基础地理信息数据渲染示意图。
[0020]图4是本专利技术实施的一体化态势图形库流程图。
具体实施方式
[0021]本专利技术提出一种态势地图二三维一体化渲染方法，该方法对空间地理信息数据进行组织，构建了一体化的二三维地图显示环境，采用统一的二三维渲染引擎来完成地图及态势图形的渲染，在满足显示模式动态切换的基础上，统一了渲染流程和显示效果，减少了数据冗余。采用栅格瓦片技术和矢量瓦片技术分别对遥感影像数据和矢量数据进行高效组织和渲染，保证了态势地图基础地理信息数据的显示效率。同时，针对态势图形的渲染，构建了二三维一体化的图形渲染框架，实现了二三维地图显示环境下态势目标的组织和渲染，简化了渲染流程。
[0022]如图1所示，该方法首先基于瓦片金字塔模型，建立二三维一体化的基础地理信息数据组织结构，以地球瓦片为基础构建二维态势地图和三维态势地图。然后采用栅格瓦片技术组织渲染遥感影像数据，采用矢量瓦片技术组织渲染矢量数据，完成态势地图中基础地理信息数据的渲染。并且基于统一的图形数据组织结构、绘制方法及流程，设计并建立常用态势图形在二维地图和三维地图显示模式下对应的显示样式，完成常用态势图形在二三维模式下的自适应显示。
[0023]针对目前战场环境模拟仿真系统中，二三维态势地图在数据组织、图形渲染等方面的割裂，以及由此产生的数据冗余、显示风格不统一、矢量要素渲染效率低等问题，本专利技术提出了一种态势地图二三维一体化渲染方法及引擎，实现了二三维态势地图的统一组织和渲染，提供了二三维地图实时动态切换的能力，包括如下步骤：
[0024]步骤1，全球瓦片组织。根据投影类型选择对应的瓦片模型，基于金字塔模型，对全球范围进行剖分，建立全球金字塔瓦片结构。在单个瓦片内部，对其经度和纬度范围进行均匀划分，得到n*n的规则格网。在二维模式下，根据地图投影计算公式，计算瓦片格网点的平
面投影坐标；在三维模式下，根据球面计算公式，计算瓦片网格点的空间坐标。构建瓦片顶点网格数据，用于提交GPU渲染。
[0025]步骤2，基础地理信息数据渲染。态势地图使用遥感影像数据和矢量数据来展现地图的基础地理信息。遥感影像数据采用栅格瓦片的方式存储，按照与地球瓦片相同的金字塔模型对遥感影像数据进行采样，得到指定“层级_行_列”的栅格瓦片；矢量数据采用矢量瓦片的方式存储，基于矢量瓦片数据模型，对矢量数据中存储的空间实体几何数据和多维属性数据进行瓦片化组织，实现点、线、面要素级别的矢量瓦片存储。作为纹理数据，与顶点网格数据一起提交GPU渲染。
[0026]步骤3，一体化态势图形库。对常用的态势图形符号，建立统一的图形组织结构，包括其二三维模式下的显示样式、顶点组成及图形渲染状态，根据图形在二维地图和三维地图中不同的显示样式，在三维模式下为空间立体图形，在二维模式下为平面投影图形，计算几何顶点坐标，构建三角网格，并进行关联。在二三维模式下分别使用对应的显示样式，构建网格，将顶点数据提交GPU渲染，同时在切换二三维显示模式时，自动切换关联样式，重构顶点网格。
[0027]步骤4，二三维显示模式动态切换。进行二三维显示模式切换时，以视线与地球交点为中心，重构视野范围内的地球瓦片，通过插值方式建立二维模式和三维模式下地球瓦片的变化模型，逐帧计算网格点的空间位置，并更新顶点缓冲对象，展现二三维模式切换的动态过程。
[0028]步骤1包括：
[0029]步骤1
‑
1，对全球范围进行无缝剖分构建全球多级金字塔模型，得到顶级瓦片。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种态势地图二三维一体化渲染方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，全球瓦片组织：基于瓦片金字塔模型，建立地球瓦片结构，以地球瓦片为基础构建二三维态势地图；步骤2，基础地理信息数据渲染：采用栅格瓦片方法渲染遥感影像数据，采用矢量瓦片方法渲染矢量数据，完成所述二三维态势地图中基础地理信息数据的渲染；步骤3，一体化的图形渲染：构建二三维一体化的态势图形符号库，基于统一的图形数据组织结构、绘制方法及流程，设计并建立常用态势图形在所述二三维态势地图的两种显示模式下对应的显示样式；步骤4，二三维显示模式动态切换：进行二三维显示模式切换时，以视线与地球交点为中心，重构视野范围内的地球瓦片，通过插值方式建立二维模式和三维模式下地球瓦片的变化模型，展现二三维模式切换的动态过程；在显示模式切换时自适应切换一体化态势图形的显示样式。2.根据权利要求1所述的一种态势地图二三维一体化渲染方法，其特征在于，步骤1所述的全球瓦片组织，具体方法包括：步骤1
‑
1，构建金字塔模型，并根据投影类型选择顶级瓦片的形式，按照金字塔模型对全球范围进行无缝剖分，即进行金字塔瓦片结构的划分；步骤1
‑
2，将划分后的瓦片进行编码组织，得到瓦片地理范围；并在每一个瓦片上划分格网；所述编码组织方法为，各瓦片按：层级_行_列的形式进行编码组织，得到全球所有瓦片的地理范围；所述在每一个瓦片上划分格网的方法为：对每个瓦片的地理范围进行均匀划分，得到n*n的规则格网；瓦片内每个格网点的经纬度由该瓦片的起止经纬度、划分段数n及该格网点在格网中行列数计算得到；步骤1
‑
3，根据划分的格网计算得到顶点缓冲对象和索引缓冲对象，具体方法包括：在二维地图模式下，根据地图投影计算公式，计算瓦片格网点的平面投影坐标；在三维地图模式下，根据球面坐标计算公式，计算瓦片格网点的空间坐标；得到顶点缓冲对象和索引缓冲对象；所述顶点缓冲对象和索引缓冲对象，用于二维显示模式和三维显示模式的切换。3.根据权利要求2所述的一种态势地图二三维一体化渲染方法，其特征在于，步骤2所述的基础地理信息数据渲染，具体方法包括：步骤2
‑
1，获取栅格瓦片；步骤2
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2，获取矢量瓦片；步骤2
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3，采用栅格瓦片和矢量瓦片渲染所述地图。4.根据权利要求3所述的一种态势地图二三维一体化渲染方法，其特征在于，步骤2
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1所述的获取格栅瓦片的方法包括：获取并处理遥感影像数据，按地球瓦片范围对遥感影像数据进行采样，得到对应编码组织的栅格瓦片。5.根据权利要求4所述的一种态势地图二三维一体化渲染方法，其特征在于，步骤2
‑
2所述的获取矢量瓦片的方法包括：
处理矢量数据，基于矢量瓦片数据模型，对空间几何数据和多维属性数据进行瓦片化组织，按瓦片范围进行裁切，实现点、线和面要素级别的矢量瓦片存储，得到矢量瓦片。6.根据权利要求5所述的一种态势地图二三维一体化渲染方法，其特征在于，步骤2
‑
3所述的采用栅格瓦片和矢量瓦片渲染所述地图，具体方法包括：格栅瓦片：作为所述地球瓦片的纹理进行渲染；矢量瓦片：在二维模式和三维模式下，对矢量瓦片中的矢量要素进行三角剖分，提交GPU渲染，将矢量绘制结果作为地球瓦片的纹理进行渲染。7.根据权利要求6所述的一种态势地图二三维一体化渲染方法，其特征在于，步骤3...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁思佳，占伟伟，何建清，周传龙，吴姗姗，牟苏斌，李坪泽，冯俊，焦敬尧，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：