本發(fā)明涉及地理信息系統(tǒng)(gis)和計算機圖形學(xué)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，隨著地理信息系統(tǒng)技術(shù)和計算機圖形技術(shù)的迅猛發(fā)展，人們對于數(shù)字高程模型(dem)數(shù)據(jù)處理和虛擬地形生成的需求也越來越高。傳統(tǒng)的地形數(shù)據(jù)處理和生成方法通常需要通過繁瑣的軟件處理和人工的手動工序，耗時且容易出錯，地形生成的準確率及可視化效果也隨之下降。

2、目前有針對自然科學(xué)領(lǐng)域的dem地形掃描或地形生成方法，例如地理學(xué)和地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域的dem地形提取方法，但尚未有基于主流游戲引擎的dem數(shù)據(jù)三維地形可視化生成的流程和方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供了一種基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，包括下述步驟：

2、第1步，對dem高程數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，獲得規(guī)范的地形數(shù)據(jù)，所述規(guī)范的地形數(shù)據(jù)是指符合標準地理空間數(shù)據(jù)規(guī)范、地圖瓦片規(guī)范、柵格數(shù)據(jù)規(guī)范的地形數(shù)據(jù)；

3、第2步，對規(guī)范的地形數(shù)據(jù)進行讀取解析，獲得dem高程源數(shù)據(jù)，包括對元數(shù)據(jù)進行讀取和解析，并存儲在下述定義的類中，用于后續(xù)的三維網(wǎng)格生成：

4、dem數(shù)據(jù)類規(guī)定了三個變量，包括地形的width行、height列以及mdata[]高度數(shù)據(jù)數(shù)組，此類用于存儲解析后的高程元數(shù)據(jù)，

5、utm類規(guī)定了兩個變量，包括utmx摩卡爾投影坐標x以及utmy摩卡爾投影坐標y，此類用于存儲該地塊數(shù)據(jù)解析后的utm坐標；

6、第3步，生成unity?terrain地形，輸出標準化三維地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)，包括在unity中生成.tif高程數(shù)據(jù)對應(yīng)的標準化三維地形，unity?terrain地形生成旨在通過unity?api將讀取到的源數(shù)據(jù)在unity中實現(xiàn)數(shù)據(jù)重建和三維地形可視化。

7、進一步的是，所述第1步包括：對于通過任意數(shù)據(jù)源獲得的.tif地形數(shù)據(jù)或是地理信息數(shù)據(jù)，首先進行1.1步：判斷其是否是utm通用墨卡爾投影，如果不是，則將數(shù)據(jù)調(diào)整至utm投影進行處理，然后進入1.2步；如若是utm投影，則直接進入進入1.2步，第1.2步包括：判斷數(shù)據(jù)源的分辨率大小是否為標準格式分辨率，若分辨率不符合標準貼圖格式，則使用切分工具進行地形切分，將元數(shù)據(jù)的分辨率進行重新裁切，裁切至標準格式大小，若分辨率符合標準貼圖格式，則直接導(dǎo)出，或進行進一步細分再進行瓦片切分導(dǎo)出。

8、進一步的是，規(guī)范的地形數(shù)據(jù)采用標準的地理空間參考系統(tǒng)，采用的投影方式為utm投影，地形的精度單位為米或千米，分辨率以2的整次冪大小進行約束。

9、進一步的是，在第2步中，使用tiff.open方法打開指定路徑的tiff圖像文件，通過image.getfield方法獲取圖像的寬度和高度，并將其分別賦值給dem的width和height屬性；調(diào)用image.scanlinesize方法獲取一行數(shù)據(jù)的字節(jié)總數(shù)，使用兩層循環(huán)循環(huán)遍歷圖像的寬度和高度，在內(nèi)循環(huán)中，將一行遍歷獲得的數(shù)據(jù)以每四個字節(jié)進行分割即四個字節(jié)為一個單精度float，從而獲得每行對應(yīng)所有的高度數(shù)據(jù)，并存儲在mdata中，自此就得到了地形所有的寬高索引以及高度元數(shù)據(jù)。

10、進一步的是，在第2步中，在得到了地形所有的寬高索引以及高度元數(shù)據(jù)后，通過tifftag.geotiff_modeltiepointtag獲得頂點的綁定信息，在其中取出索引為1的btye數(shù)組，其中存儲的是綁定點的utm坐標信息；接著，使用bitconverter.todouble方法從中讀取utm坐標信息，將讀取到的utm坐標保存到utm類中，自此就得到了地形當前地塊的utm坐標信息。

11、進一步的是，所述第3步包括：第3.1步，高度差校正計算，計算出每個地塊相對整體數(shù)據(jù)的高度偏移值，最后將偏移值賦予給自身地形的整體高度，以實現(xiàn)地塊間的無縫拼接；第3.2步，計算地塊高度，通過絕對值比較獲得當前地塊的實際高度；第3.3步，映射地塊高度數(shù)組，將所有高度值映射至[0，1]區(qū)間，并重新存儲為高度數(shù)組；第3.4步，計算地塊位置，計算每個地塊的左下角位置坐標，實現(xiàn)地塊按照坐標信息正確、自動化排列；第3.5步，調(diào)用unity地形api來生成最終的地塊三維網(wǎng)格模型。

12、進一步的是，所述3.4步包括：取得第2步中utm類中的utmx和utmy，將utmx減去某個為基準起始地塊的utmx值，utmy同理計算，最后獲得兩個轉(zhuǎn)換完成的地塊坐標：convertedutmx和convertedutmy。

13、進一步的是，所述3.5步包括：首先，定義一個新的terrain物體以及terraindata，將以上計算獲得的所有數(shù)據(jù)賦予給這個terrain，

14、接著，獲得第2步元數(shù)據(jù)中的寬度，將寬度值賦予給terrain的heightmapresolutions，

15、接著，將3.1中計算所得的offsetheight賦予給terrain的世界位置transform.y，

16、接著，將3.2中計算所得的實際地塊高度terrainheight賦予給terraindata.size的y值，

17、接著，將3.3中計算所得的重映射高度數(shù)據(jù)，通過terraindata.setheights方法給地形的高度進行賦值，

18、接著，將3.4中計算所得的convertedutmx和convertedutmy賦予給terrain的世界transform.x及transform.z，

19、接著，將width加1賦予給terrain的terraindata.heightmapresolution，

20、接著，將width及terrainheight賦予給terrain的terraindata.size，

21、接著，使用terrain的相關(guān)api完成terrain世界物體生成的功能，

22、到此，便完成了地塊三維網(wǎng)格的生成。

23、進一步的是，所述第3步進一步包括：第3.6步，通過獲得地形地塊貼圖文件路徑索引讀取貼圖數(shù)據(jù)，使用terrainlayer相關(guān)api接口賦予對應(yīng)地形的貼圖顏色。

24、進一步的是，其進一步包括：第4步，構(gòu)建生成地形工具并利用獲得的標準化三維地形數(shù)據(jù)生成可視化的地形展示。

25、本發(fā)明能自動化速生成、處理地形數(shù)據(jù)，節(jié)省了大量的時間和人力資源，較大程度提高了地形數(shù)據(jù)處理的效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，包括下述步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，所述第1步包括：對于通過任意數(shù)據(jù)源獲得的.tif地形數(shù)據(jù)或是地理信息數(shù)據(jù)，首先進行1.1步：判斷其是否是utm通用墨卡爾投影，如果不是，則將數(shù)據(jù)調(diào)整至utm投影進行處理，然后進入1.2步；如若是utm投影，則直接進入進入1.2步，第1.2步包括：判斷數(shù)據(jù)源的分辨率大小是否為標準格式分辨率，若分辨率不符合標準貼圖格式，則使用切分工具進行地形切分，將元數(shù)據(jù)的分辨率進行重新裁切，裁切至標準格式大小，若分辨率符合標準貼圖格式，則直接導(dǎo)出，或進行進一步細分再進行瓦片切分導(dǎo)出。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，規(guī)范的地形數(shù)據(jù)采用標準的地理空間參考系統(tǒng)，采用的投影方式為utm投影，地形的精度單位為米或千米，分辨率以2的整次冪大小進行約束。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，在第2步中，使用tiff.open方法打開指定路徑的tiff圖像文件，通過image.getfield方法獲取圖像的寬度和高度，并將其分別賦值給dem的width和height屬性；調(diào)用image.scanlinesize方法獲取一行數(shù)據(jù)的字節(jié)總數(shù)，使用兩層循環(huán)循環(huán)遍歷圖像的寬度和高度，在內(nèi)循環(huán)中，將一行遍歷獲得的數(shù)據(jù)以每四個字節(jié)進行分割即四個字節(jié)為一個單精度float，從而獲得每行對應(yīng)所有的高度數(shù)據(jù)，并存儲在mdata中，自此就得到了地形所有的寬高索引以及高度元數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，在第2步中，在得到了地形所有的寬高索引以及高度元數(shù)據(jù)后，通過tifftag.geotiff_modeltiepointtag獲得頂點的綁定信息，在其中取出索引為1的btye數(shù)組，其中存儲的是綁定點的utm坐標信息；接著，使用bitconverter.todouble方法從中讀取utm坐標信息，將讀取到的utm坐標保存到utm類中，自此就得到了地形當前地塊的utm坐標信息。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，所述第3步包括：第3.1步，高度差校正計算，計算出每個地塊相對整體數(shù)據(jù)的高度偏移值，最后將偏移值賦予給自身地形的整體高度，以實現(xiàn)地塊間的無縫拼接；第3.2步，計算地塊高度，通過絕對值比較獲得當前地塊的實際高度；第3.3步，映射地塊高度數(shù)組，將所有高度值映射至[0，1]區(qū)間，并重新存儲為高度數(shù)組；第3.4步，計算地塊位置，計算每個地塊的左下角位置坐標，實現(xiàn)地塊按照坐標信息正確、自動化排列；第3.5步，調(diào)用unity地形api來生成最終的地塊三維網(wǎng)格模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，所述3.4步包括：取得第2步中utm類中的utmx和utmy，將utmx減去某個為基準起始地塊的utmx值，utmy同理計算，最后獲得兩個轉(zhuǎn)換完成的地塊坐標：convertedutmx和convertedutmy。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，所述3.5步包括：首先，定義一個新的terrain物體以及terraindata，將以上計算獲得的所有數(shù)據(jù)賦予給這個terrain，

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，所述第3步進一步包括：第3.6步，通過獲得地形地塊貼圖文件路徑索引讀取貼圖數(shù)據(jù)，使用terrainlayer相關(guān)api接口賦予對應(yīng)地形的貼圖顏色。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，其進一步包括：第4步，構(gòu)建生成地形工具并利用獲得的標準化三維地形數(shù)據(jù)生成可視化的地形展示。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種基于dem高程數(shù)據(jù)處理和生成對應(yīng)三維地形的通用處理方法，其特征在于，包括下述步驟：第1步，對dem高程數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，獲得規(guī)范的地形數(shù)據(jù)；第2步，對規(guī)范的地形數(shù)據(jù)進行讀取解析，獲得dem高程源數(shù)據(jù)；第3步，生成Unity?Terrain地形，輸出標準化三維地形網(wǎng)格數(shù)據(jù)，包括在Unity中生成.TIF高程數(shù)據(jù)對應(yīng)的標準化三維地形，Unity?Terrain地形生成旨在通過unity?API將讀取到的源數(shù)據(jù)在unity中實現(xiàn)數(shù)據(jù)重建和三維地形可視化。本發(fā)明能自動化速生成、處理地形數(shù)據(jù)，節(jié)省了大量的時間和人力資源，較大程度提高了地形數(shù)據(jù)處理的效率。

技術(shù)研發(fā)人員：彭梓琪,金智峰,林靖,吳天成,沈曉聞,王詩熒,張爻,曲相霖
受保護的技術(shù)使用者：上海航天技術(shù)基礎(chǔ)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/14