本发明专利技术公开了一种三维地理信息环境中用视角控制观察地物模型的方法。本发明专利技术提出了三维数据地球软件环境下，观察三维地物的视觉控制方法，该方法通过确定三维地物目标；确定观察点的经纬度；选定１７种固定观察角度，进而显示三维地物模型，解决了对于观察三维地物时，控制灵活性过高导致观察效果不稳定和丢失关键点的问题。本发明专利技术提出的１７个特殊视角观察三维地物的方法，便于观察者实际操作，更符合人的认知习惯，并能科学地保证观察内容的完整性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于空间信息
，涉及三维地理信息环境中，观察地物模型的固定视角控制与显示方法。 现有三维数据地球可视化领域中，如Skyline、Google Earth等均已具有三维模型的任意视角浏览功能，可通过鼠标左右键及滚轮拖动场景并变换观察角度，对三维模型进行多角度观察。但是对于公众用户，这种操作是完全自由度的视角控制，无法停留锁定，对于特定视角的观察不能够准确定位，而且容易丢失观察焦点(即视线与三维地物模型没有交点)，这就导致被观察物容易脱离视线范围，给用户观察带来不便。
技术实现思路
本专利技术为了解决地物场景模型观察中存在的丢失焦点、观察不准确的问题，提出了一种，该方法通过指定一些视角，在控制视角下进行三维模型显示，使得三维模型的观察过程可控、易操作，观察结果确定度高。使三维地理信息系统的操控更符合人机交互原理。 本专利技术提供的，通过如下步骤实现 步骤一 、确定三维地物目标； 将对地物目标的观察抽象为camera对目标点B点的观察，B点是camera中心C与地物模型上表面中心点A'连线的延长线与地平面交点； 步骤二、确定目标点的经纬度； 根据地物模型、目标点B点与地面之间的几何关系，得到B点的实际经度Bl : Alat/(S*CosP) = 9/1 (4) B1=A1+Alat (5) 其中A lat为地物模型地面中心A点与B点的经度差；S是A、B两点的球面弧长；Al为A点纬度；|3为camera的平视转角； 同理可求B点的讳度B2 ; 步骤三、选定既定视角； 选择17种固定观察角度，具体如下 (1)顶视1个角度目标点B点纬度为Al， A2， a为0度； (2)平视8个角度目标点B点经度Bl，纬度B2， a为80度，依据camera的平视转角13 ，平均分为前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个角度； (3)45度斜俯视8个角度目标点B点经度为Bl， B2， a为45度，依据不同的camera的平视转角P ，分前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个角度。 步骤四、显示三维地物模型；
技术介绍
依据地物模型的长宽高计算出满足条件的camera高度H和camera半径，按照每种固定观察角度的五个参数，进行模型加载，模拟出固定视角下的三维建筑形态。 本专利技术的优点在于 (1)三维模型的观察控制确定度高，人机交互简单。(2)设置17种固定观察角度，对三维模型的观察符合人的认知习惯。(3)观察结果确定性高，观察结果呈现稳定。 (4)能实现全覆盖观察，不存在视线死角，本方法确定角度的顶点观测法，不会出现camera中线和地物模型没有交点的状态，即不会丢失观察焦点。附图说明图1是专利技术方法流程图；图2是观察者与地物模型位置关系平地示意图；图3是观察者与地物模型位置关系球面示意图；图4是camera对三维建筑地平面内转角俯视示意5是计算AB弧长示意图；图6是对A点经度做微分示意图；图7是平视角度视距控制示意图；图8是顶视角度轴侧图；图9是平视8个角度的轴侧图；图10是平视8个角度的俯视图；图11是斜45度俯视8个角度的轴侧图；图12是斜45度俯视8个角度的俯视图；图13是斜45度俯视8个角度的侧视具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术提供的进行详细说明。本专利技术提供的空间地物模型显示控制方法流程如图1所示，具体步骤如下 步骤一 、确定三维地物目标； 在三维地理信息系统中，按椭球体构建地球模型，假设通过悬于空中的camera (代表观察者)进行三维观察。 如图2所示，在地球模型上，要观测三维地物模型全貌，如果直接将camera对准地物模型底座中心A点进行观测，受到camera张角Y的限制，将无法观察到模型的上部和顶部，因此本专利技术提出，在观察A点代表的地物模型时，将camera的目标点定为B点，B点是camera中心C与地物模型上表面中心点A'连线的延长线与地平面交点，设C点(即观察点)在地面的投影点为点E。此时，则可保证camera观察到地物模型上部，进而通过各个角度的覆盖，实现对整个地物模型的观测。 其中所述的地物模型底座中心A点是指地物模型上表面中心点A'在地面上的垂直投影点。 步骤二、确定目标点的经纬度。 如图3、图5所示，以0表示地心，C点表示camera中心，A点为地物模型底面中心，地物模型底座中心A点经度Al、纬度A2知，a为camera倾斜角度(camera中心C点和目标点B点连线同重力方向的夹角)，C点距地高度H， camera的平视转角P ， A点的地物模型高度h，则有<formula>formula see original document page 5</formula> 上面式中r是随地球讳度而线性变化的参数，L是A、B两点直线长度，S是A、B两点的球面弧长。h为地物模型高度，a是camera倾斜角度。 如图6，匪'是过A点的经线，对A点的经度增加一个微量e (本例中取0.0001)，此时到达P点，设A点和P点的球面距离记为I，从P点穿过的经线为NN'。由于e很小，则直线距离AP近似等于向量OA和OP做差所得向量的长度。由于经线分布均匀，经度差和地表距离的比率是一个定值，利用此比率即可求得A点和B点的经度差A lat，进而求得B的实际经度Bl :<formula>formula see original document page 5</formula> 由于A和B的连线并不与纬线平行，公式(4)左侧经余弦处理得到的才是沿纬线方向的距离。 同理可求B点的讳度B2。 要在系统中，呈现出从C点观察建筑物模型的效果，需要得到观察点C点的位置，这可根据以下五个参数来唯一确定B点的经度B1、纬度B2、地面平面内的视角13 (如图4所示)、camera距地面高度H、 camera倾斜角度a (如图3所示)。 步骤三、选定既定视角； 根据人对三维模型的观察的认知习惯，并考虑观察点C对模型的观察能够实现完全覆盖，本专利技术设置17种固定观察角度，具体如表1所示 (1)顶视1个角度如图8所示，目标点B点经纬度为Bl， B2， a为0度。 (2)平视8个角度如图9、图10，目标点B点经度为B1，B2， a为80度，依据不同的camera的平视转角P ，分前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个角度。 (3)45度斜俯视8个角度如图11、图12和图13所示，目标点B点经度为B1，B2，a为45度，依据不同的camera的平视转角P ，分前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个角度。 表117个角度的控制参数状态视角参数设置1顶视(Al， A2，500:，H，O)2前斜45度俯视(B1，B2， P-180， H，45)3后斜45度俯视(B1，B2， P，H，45)4左斜45度俯视(B1，B2， P-90， H，45)5右斜45度俯视(B1，B2， P 5-270， H，45)6左前斜45度俯视(B1，B2， H35，H，45)7右前斜45度俯视(B1，B2， P-225，H，45)8左后斜45度俯视(B1，B2， P-45，H，45)9右后斜45度俯视(B1，B2， P-315，H，45)10前向平视(B1，B2， H80，H，80)11后向平视本文档来自技高网...
【技术保护点】
三维地理信息场景中空间地物模型显示控制方法，其特征在于如下步骤： 步骤一、确定三维地物目标； 将对地物目标的观察抽象为ｃａｍｅｒａ对目标点Ｂ点的观察，Ｂ点是ｃａｍｅｒａ中心Ｃ与地物模型上表面中心点Ａ’连线的延长线与地平面交点；步骤二、确定目标点的经纬度； 根据地物模型、目标点Ｂ点与地面之间的几何关系，得到Ｂ点的实际经度Ｂ１： Δｌａｔ／（Ｓ＊Ｃｏｓβ）＝θ／Ｉ Ｂ１＝Ａ１＋Δｌａｔ 其中Δｌａｔ为地物模型地面中心Ａ点与Ｂ点的经度差；Ｓ是Ａ、Ｂ两点的球面弧长；Ａ１为Ａ点纬度；β为ｃａｍｅｒａ的平视转角； 同理可求Ｂ点的纬度Ｂ２； 步骤三、选定既定视角； 选择１７种固定观察角度，具体如下： （１）顶视１个角度：目标点Ｂ点纬度为Ａ１，Ａ２，α为０度； （２）平视８个角度：目标点Ｂ点经度Ｂ１，纬度Ｂ２，α为８０度，依据ｃａｍｅｒａ的平视转角β，平均分为前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个角度； （３）４５度斜俯视８个角度：目标点Ｂ点经度为Ｂ１，Ｂ２，α为４５度，依据不同的ｃａｍｅｒａ的平视转角β，分前、后、左、右、左前、右前、左后、右后八个角度。 步骤四、显示三维地物模型； 依据地物模型的长宽高计算出满足条件的ｃａｍｅｒａ高度Ｈ和ｃａｍｅｒａ半径，按照每种固定观察角度的五个参数，进行模型加载，模拟出固定视角下的三维建筑形态。...
【技术特征摘要】
三维地理信息场景中空间地物模型显示控制方法，其特征在于如下步骤步骤一、确定三维地物目标；将对地物目标的观察抽象为camera对目标点B点的观察，B点是camera中心C与地物模型上表面中心点A’连线的延长线与地平面交点；步骤二、确定目标点的经纬度；根据地物模型、目标点B点与地面之间的几何关系，得到B点的实际经度B1Δlat/(S*Cosβ)＝θ/IB1＝A1+Δlat其中Δlat为地物模型地面中心A点与B点的经度差；S是A、B两点的球面弧长；A1为A点纬度；β为camera的平视转角；同理可求B点的纬度B2；步骤三、选定既定视角；选择17种固定观察角度，具体如下(1)顶视1个角度目标点B点纬度为A1，A2，α为0度；(2)平视8个角度目标点B点经度B1，...
【专利技术属性】
技术研发人员：翁敬农，杨雪，王洋，胡斌，吕经纬，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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