本發(fā)明專利技術(shù)公開一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，在模擬機(jī)視景系統(tǒng)和虛擬現(xiàn)實(shí)場景生成方面有著巨大的優(yōu)勢和潛力。本方法通過針對不同的建筑計(jì)算建筑的基準(zhǔn)高程平面，具體地規(guī)定了一系列的系統(tǒng)地計(jì)算、處理、再導(dǎo)出新的地形高程數(shù)據(jù)的方法、準(zhǔn)則和實(shí)施過程，修正高程數(shù)據(jù)形成修正版本數(shù)據(jù)，從而使得模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)可以充分適用面向基于WGS84地球模型的數(shù)據(jù)、利用建筑輪廓數(shù)據(jù)，解決了建筑模型和地形重疊、建筑沉底、建筑懸空等問題，實(shí)現(xiàn)真實(shí)度、可信度更高的數(shù)字場景，且可采用計(jì)算機(jī)軟件化的方式自動配置實(shí)施。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于飛機(jī)培訓(xùn)及飛行仿真，具體涉及一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法。
技術(shù)介紹
1、為了使飛行模擬機(jī)三維視景顯示系統(tǒng)更加真實(shí)的還原機(jī)場及周邊城市環(huán)境，三維視景開發(fā)過程中通常需要加入真實(shí)的地形測繪數(shù)據(jù)和周邊城市建筑模型。目前市場上存在多種城市建筑模型自動生成工具，都能進(jìn)行大范圍的城市建筑生成，但都存在建筑與地形融合效果不佳的問題：由于三維視景系統(tǒng)所使用的地形高程(dem)數(shù)據(jù)為衛(wèi)星測繪數(shù)據(jù)，在測繪過程中已經(jīng)包含了各地點(diǎn)建筑高度數(shù)據(jù)，將導(dǎo)致建筑模型加入到場景后，建筑模型將于地形之間產(chǎn)生沖突，導(dǎo)致建筑模型和地形重疊、建筑沉底、建筑懸空等錯(cuò)誤效果。
2、為解決上述問題，目前有兩種常見解決方法：
3、1.不對地形進(jìn)行修正，采用模型碰撞檢測技術(shù)自動調(diào)整建筑模型高度，使之正好貼附到地形之上。此類方法雖然能夠比較便捷的解決建筑模型和地形融合問題，但由于地形高程數(shù)據(jù)已經(jīng)包含了建筑高度，所以三維場景中建筑高度與實(shí)際情況是不一致的，這在對環(huán)境數(shù)據(jù)真實(shí)性要求嚴(yán)格的飛行模擬機(jī)視景中，顯然是不適用的。
4、2.在導(dǎo)入自動生成的建筑模型之前對地形進(jìn)行預(yù)處理，簡單地將原始地形數(shù)據(jù)設(shè)為同一數(shù)值。由于飛行模擬機(jī)三維視景一般采用基于wgs84的橢球坐標(biāo)系，將整個(gè)城市在地形數(shù)據(jù)上簡單修正為同一常數(shù),會因?yàn)榈匦吻试驅(qū)е滦拚蠼Y(jié)果仍不是“平面”，而無法徹底解決建筑模型和地形融合錯(cuò)誤問題；對于山地城市而言，上述大范圍修正操作還將導(dǎo)致城市原本地形地貌發(fā)生極大改變，從而導(dǎo)致三維視景效果嚴(yán)重失真。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對上述問題，本專利技術(shù)提出一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，核心是基于原始數(shù)據(jù)記錄自動推導(dǎo)融合的數(shù)據(jù)，通過建筑輪廓信息設(shè)置法向量和基準(zhǔn)平面，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)地形測繪數(shù)據(jù)和周邊城市建筑模型的良好融合。
2、本專利技術(shù)模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，具體步驟為：
3、步驟1：讀取建筑輪廓信息和對應(yīng)位置地形高度信息。
4、步驟2：計(jì)算建筑的基準(zhǔn)高程位置和基準(zhǔn)高程平面，具體為：
5、a、建筑x的基準(zhǔn)高程位置，指經(jīng)度為建筑x的1/2經(jīng)度，緯度為建筑x的1/2緯度，通過下式得到：
6、
7、
8、式中，lonhalf(x)表示建筑x的1/2經(jīng)度；lathalf(x)表示建筑x的1/2緯度；
9、
10、
11、
12、
13、lonmin表示建筑x的建筑輪廓內(nèi)的點(diǎn)的最小經(jīng)度；lonmax表示建筑x的建筑輪廓內(nèi)的點(diǎn)的最大經(jīng)度；latmin表示建筑x的建筑輪廓內(nèi)的點(diǎn)的最小緯度；latmax表示建筑x的建筑輪廓內(nèi)的點(diǎn)的最大緯度；v表示被建筑x輪廓的建筑輪廓內(nèi)的所有點(diǎn)的經(jīng)度值；u表示建筑x的建筑輪廓內(nèi)的所有點(diǎn)的緯度值。
14、b、以(xmid,ymid,zmid)為法向量，做一個(gè)平面，此平面稱為建筑的基準(zhǔn)高程平面，表示為：
15、xmid(x-xmid)+ymid(y-ymid)+zmid(z-zmid)＝0
16、qx為建筑底部的理論地形高度的點(diǎn)，(xmid,ymid,zmid)為qx在空間直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)。
17、步驟3：得到基準(zhǔn)高程位置點(diǎn)所對應(yīng)的修正高程。
18、如圖6所示，依次處理建筑x輪廓范圍內(nèi)的每一個(gè)頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的修正，一次處理一個(gè)點(diǎn)，記該點(diǎn)為q點(diǎn)，經(jīng)緯度為(lonq,latq)；以地心o為原點(diǎn)，做一條穿過點(diǎn)q的射線，記為lq；經(jīng)緯度為(lonq,latq)；通過算出q0在空間直角坐標(biāo)系的坐標(biāo)，記為確定lq在空間直角坐標(biāo)系中表示為：
19、
20、建立方程組：
21、
22、解得方程組唯一的解：
23、
24、求解得到的點(diǎn)(x,y,z)為lq與建筑的基準(zhǔn)高程平面的交點(diǎn)，即為點(diǎn)q對應(yīng)的修正后的位置，其到地心的距離s為：
25、
26、進(jìn)一步減去q0到地心的距離t，得到修正后的地形高度r為：
27、
28、步驟4：重復(fù)執(zhí)行步驟3完成該建筑輪廓范圍內(nèi)其余點(diǎn)的數(shù)據(jù)修正。
29、步驟5：重復(fù)步驟2～4，完成其余建筑相應(yīng)的地形數(shù)據(jù)的計(jì)算和修正。
30、本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：
31、1、本專利技術(shù)公開一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，能夠利用城市建筑shapefile數(shù)據(jù)中建筑輪廓，分別對每一個(gè)建筑位置處地形進(jìn)行針對性修正；
32、2、本專利技術(shù)公開一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，使用基于wgs84地球模型的修正算法，對傳統(tǒng)地形抹平算法進(jìn)行改進(jìn)，在避免傳統(tǒng)解決方法存在問題的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍，多建筑地形的精確修改，具有非常好的城市建筑模型和地形自動融合效果。
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【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，其特征在于：具體步驟為：
2.如權(quán)利要求1所述一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，其特征在于：步驟1中，利用Shapefiles文件獲得建筑輪廓數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，其特征在于：步驟1中：利用DEM數(shù)據(jù)獲得建筑對應(yīng)經(jīng)緯度坐標(biāo)下的地形高度信息。
4.如權(quán)利要求1所述一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，其特征在于：步驟2中：點(diǎn)qx的wgs84坐標(biāo)為(Lonhalf(x),Lathalf(x))，其地形高度為h0(x)：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，其特征在于：具體步驟為：
2.如權(quán)利要求1所述一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑和地形自動融合方法，其特征在于：步驟1中，利用shapefiles文件獲得建筑輪廓數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述一種模擬機(jī)三維視景系統(tǒng)大范圍建筑...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉娜，蔡向群，楊陽，
申請(專利權(quán))人：北京東方瑞豐航空技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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