电子地图的数字地面模型数据生成方法和装置的制造方法

电子地图的数字地面模型数据生成方法和装置的制造方法
【专利摘要】本发明实施例公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成方法和装置，将DTM栅格数据转分割成多个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据，将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据；针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2.5维DTM图像，将所述2.5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据。通过上述方式，能够满足大比例尺电子地图清晰展示的应用需求，以及满足小比例尺电子地图快速渲染的应用需求。
【专利说明】
电子地图的数字地面模型数据生成方法和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及电子制图领域，更具体的说，是涉及一种电子地图的数字地面模型 (DTM)数据生成方法和装置。
【背景技术】
[0002] 随着导航技术发展，数字地面模型（以下简称DTM)在导航电子地图领域占据了越 来越重要的位置，目前业内在导航电子地图工业化产品上在生成DTM数据的过程中，DTM数 据主要包括三种类别：第一种为规则三角网格DTM矢量数据，其是由大小相等的三角形组 成，常用于不规则物体的表面建模；第二种为不规则三角网格DTM矢量数据（TIN)，其通常 是由一系列大小不等的三角形组成，也常用于不规则物体的表面建模；第三种为2. 5维DTM 图像，其是指从特定光照方位下，DTM的伪三维效果。
[0003] 目前，针对电子地图的各比例尺，均存储有与比例尺对应的同一种类型的DTM数 据。
[0004] 针对规则三角网格DTM矢量数据和不规则三角网格DTM矢量数据，由于包含的三 角形数量过多，因此数据量非常大，如，全中国的90m*90m分辨率的DTM约10G，巨大的存储 容量是嵌入式导航设备的一大负担，给数据存储造成了很大问题，即使在压缩存储后，数据 容量也不会明显减少，因此在绘制小比例尺电子地图时，由于小比例电子地图展示的地理 区域范围较广，需要加载的DTM数据较多，即需要加载的规则三角网格DTM矢量数据或不规 则三角网格DTM矢量数据包含的三角形较多，渲染效率较低，无法满足快速渲染电子地图 的应用需求。
[0005] 针对2. 5维DTM图像，由于2. 5维DTM图像为栅格图像，绘制大比例尺电子地图时， 2. 5维DTM图像显示的较为模糊，因此展示大比例尺电子地图时清晰度不够，无法满足大比 例尺电子地图的展示要求。

【发明内容】

[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种电子地图的DTM数据生成方法和装置，以克服现有 技术中生成的DTM数据无法满足电子地图既能清晰展示又能快速渲染电子地图的应用需 求的技术问题。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0008] -种电子地图的数字地面模型DTM数据生成方法，包括：
[0009] 获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦片切割，得 到多个瓦片DTM栅格数据；
[0010] 针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM 矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角 网格DTM矢量数据；
[0011] 确定不规则三角网格的顶点经炜度坐标相对于该不规则三角网格所在瓦片的中 心点经炜度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述不规则三 角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述大比例尺是 指大于预置比例尺阈值的比例尺；
[0012] 针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2. 5维DTM图像，将 所述2. 5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述小比例尺是 指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。
[0013] -种电子地图的数字地面模型DTM数据生成装置，包括：
[0014] 第一处理单元，用于获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数 据进行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据；
[0015] 转换单元，用于针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则 三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成 不规则三角网格DTM矢量数据；
[0016] 第二处理单元，用于确定不规则三角网格的顶点经炜度坐标相对于所述不规则三 角网格所在瓦片的中心点经炜度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐 标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存 储，其中所述大比例尺是指大于预置比例尺阈值的比例尺；
[0017] 第三处理单元，用于针对每个所述瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对 应的2. 5维DTM图像，将所述2. 5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存 储，其中所述小比例尺是指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。
[0018] 本发明技术方案，一方面，确定不规则三角网格的顶点经炜度坐标相对于该不规 则三角网格所在瓦片的中心点经炜度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对 坐标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，因此 能够在很大程度上降低了不规则三角网格DTM矢量数据的数据量，因此当绘制大比例尺电 子地图时，根据不规则三角网格DTM矢量数据进行渲染，不仅能够得到的较为清晰的电子 地图且能够确保DTM地形特征无失真，而且降低了大比例尺电子地图对应的DTM矢量数据 的数据量，从而加快渲染大比例尺电子地图的效率和速度。另一方面，对于小比例尺电子地 图存储的DTM数据为2. 5维DTM图像，由于2. 5维DTM图像为栅格图，数据量较小，因此，当 绘制小比例尺电子地图时，即使小比例尺电子地图展示地理区域范围较广，采用2. 5维DTM 图像进行渲染也能够快速加载2. 5维DTM图像，满足快速显示电子地图的需求，且2. 5维 DTM图像的清晰度能够满足小比例尺电子地图的需求。综上所述，采用本发明技术方案，不 管是大比例尺电子地图还是小比例尺电子地图，采用与比例尺对应的DTM数据均能够快速 的绘制出清晰的电子地图。
【附图说明】
[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0020] 图1为本发明实施例一公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成方法流程 图；
[0021] 图2为基于图1本发明实施例二公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成方 法流程图；
[0022] 图3为基于图1本发明实施例二公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成方 法流程图；
[0023] 图4为本发明实施例公开的DTM像素转换为不规则三角网格的示意图；
[0024] 图5为基于图1本发明实施例二公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成方 法流程图；
[0025] 图6为本发明实施例公开的一种电子地图的数字地面模型数据生成装置的结构 示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027] 由【背景技术】可知，基于现有技术中的三种类型的DTM数据，在生成电子地图的过 程中，无法同时满足小比例尺电子地图的快速渲染，以及大比例尺电子地图清晰展示的应 用需求。因此，本发明实施例提供了一种电子地图的DTM数据生成方法和装置，以克服上述 现有技术中生成的DTM数据无法最优化满足生成电子地图的实际应用需求的问题，具体通 过以下实施例进行说明。
[0028] 实施例一
[0029] 如图1所示，为本发明实施例一提供的一种电子地图的DTM数据生成方法的流程 图，主要包括以下步骤：
[0030] 步骤S101，获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦 片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据；
[0031] 执行步骤S101，按照预置的瓦片标准对获取的DTM栅格数据进行瓦片切割，并将 切割后得到的多个瓦片DTM栅格数据存储于预置的DTM表中。
[0032] 其中，预置的瓦片标准可包括瓦片的尺寸、格式等。瓦片指将电子地图地图按照一 定的尺寸和格式，按缩放级别或者比例尺，切成若干行和列的正方形栅格图片，对切片后的 正方形栅格图片，每个瓦片都有一个唯一 id，该id可以是一个正整数。DTM表如下所示：
[0033]
[0034] 在DTM表中记录切割后的瓦片DTM栅格数据与瓦片id之间的对应关系；
[0035] 步骤S102,针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角 网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对该规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则 三角网格DTM矢量数据；
[0036] 在步骤S102中，将获取到的规则三角网格DTM矢量数据使用抽稀算法进行抽稀， 使规则三角网格DTM矢量数据转换为不规则三角网格DTM矢量数据。通过将规则三角网 格DTM矢量数据转换为不规则三角网格DTM矢量数据，可以减少三角网格的数量，降低存储 量。
[0037] 步骤S103,确定不规则三角网格的顶点经炜度坐标相对于该不规则三角网格所在 瓦片的中心点经炜度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述 不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储；
[0038] 在步骤S103中，基于瓦片内定位方式，针对每一个不规则三角网格，确定不规则 三角网格的顶点经炜度坐标相对于该不规则三角网格所在瓦片的中心点经炜度坐标的相 对坐标，存储各个不规则三角网格的顶点的相对坐标。并以此将该不规则三角网格DTM矢 量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据存储。其中，所述大比例尺是指大于预置比 例尺阈值（比例尺阈值取值可为11级）的比例尺。
[0039] 具体的，各个不规则三角网格的顶点的相对坐标为：该顶点本身的经炜度坐标与 所在瓦片的中心点经炜度坐标的差值。
[0040] 通过执行步骤S103获得大比例尺电子地图下的DTM矢量数据，可以在无精度损失 的前提下，提高在大比例尺下的渲染显示的效率。一般情况下，所述大比例尺是指11级以 上的电子地图的比例尺。但本发明对于大比例尺的限定并不作严格限定，可按照具体情况 进行调整。
[0041] 步骤S104,针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2. 5维 DTM图像，将所述2. 5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述 小比例尺是指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。
[0042] 在步骤S104中，将所述2. 5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据进 行存储，可以满足电子地图在小比例尺下的快速显示的需求。其中，所述小比例尺的指小于 等于11级的电子地图的比例尺，同样的，本发明对于小比例尺的范围并不仅限于此，可按 照具体情况进行调整。
[0043] 本发明技术方案，一方面，确定不规则三角网格的顶点经炜度坐标相对于该不规 则三角网格所在瓦片的中心点经炜度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对 坐标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，因此 能够在很大程度上降低了不规则三角网格DTM矢量数据的数据量，因此当绘制大比例尺电 子地图时，根据不规则三角网格DTM矢量数据进行渲染，不仅能够得到的较为清晰的电子 地图且能够确保DTM地形特征无失真，而且降低了大比例尺电子地图对应的DTM矢量数据 的数据量，从而加快渲染大比例尺电子地图的效率和速度。另一方面，对于小比例尺电子地 图存储的DTM数据为2. 5维DTM图像，由于2. 5维DTM图像为栅格图，数据量较小，因此，当 绘制小比例尺电子地图时，即使小比例尺电子地图展示地理区域范围较广，采用2. 5维DTM 图像进行渲染也能够快速加载2. 5维DTM图像，满足快速显示电子地图的需求，且2. 5维 DTM图像的清晰度能够满足小比例尺电子地图的需求。综上所述，采用本发明技术方案，不 管是大比例尺电子地图还是小比例尺电子地图，采用与比例尺对应的DTM数据均能够快速 的绘制出清晰的电子地图。
[0044] 实施例二
[0045] 基于实施例一公开的一种电子地图的DTM数据生成方法，图1中示出的步骤S101， 获取DTM栅格数据，并依据瓦片标准对所述DTM栅格数据进行切割，得到瓦片DTM栅格数 据，如图2所示，主要包括以下步骤：
[0046] 步骤S201，获取DTM栅格数据；
[0047] 步骤S202,依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦片切割，得到多个瓦 片DTM栅格数据；
[0048] 步骤S203,将各个所述瓦片DTM栅格数据以DTM表格结构存储，所述DTM表格中存 储有瓦片DTM栅格数据与瓦片id之间的对应关系。
[0049] 基于实施例一公开的一种电子地图DTM数据的生成方法，图1中示出的步骤S102， 针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据， 并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢 量数据，如图3所示，主要包括以下步骤S301~S304,其中S301为将瓦片DTM栅格数据转 换成规则三角网格DTM矢量数据的过程，S302~S304为采用抽稀算法对规则三角网格DTM 矢量数据进行抽稀生成不规则三角网格DTM矢量数据的过程，具体如下：
[0050] 步骤S301，针对每个瓦片DTM栅格数据中的每个像素，将该像素与其左上角和右 下角的像素连接起来，得到规则三角网格DTM矢量数据，其中规则三角网格DTM矢量数据中 每个三角网格的顶点为一个像素；
[0051 ] 在步骤S301中，连接各个像素点之后，得到规则三角网格DTM矢量数据，如由顶点 abc构成的三角网格，其中abc均为像素点。
[0052] 本发明实施例中，进一步的计算规则三角网格DTM矢量数据中每个规则三角网格 的顶点经炜度坐标相对于该规则三角网格所在瓦片的中心点经炜度坐标的相对坐标，存储 规则三角网格的顶点的相对坐标，具体的可存储瓦片内每个矩形顶点坐标，如矩形顶点为 a，b，c，d，则表示的是该矩形进行转换后得到的规则三角网格abc和规则三角网格bed。对 于不规则三角网格DTM矢量数据，需要存储各个不规则三角网格的全三角顶点，如下DTM表 所示：
[0053]
[0054] 步骤S302,将所述瓦片DTM栅格数据中构成瓦片的顶点（即构成瓦片的边界点） 保留至预置集合S中，其中所述集合S初始为空集；
[0055] 步骤S303,遍历所述规则三角网格DTM矢量数据中除步骤S302中的构成瓦片的 顶点之外的规则三角网格的顶点，判断当前遍历顶点的高程值与集合S中包含的顶点的高 程值的平均值的差值是否大于等于预置高度阈值，若是则将当前遍历顶点保留至所述集合 S中，否则抛弃所述当前遍历顶点。
[0056] 需要说明的是，三角网格的顶点为像素，而每个像素均具有对应的高程值。具体地 如：假设集合S中包括四个顶点，分别为：顶点A、顶点B、顶点C、顶点D，该四个顶点的高程 值分别为hi、h2、h3、h4 ;假设当前遍历顶点为顶点E，对应的高程值为h5 ;则计算集合S中 的四个顶点的高程值的平均值为h = (hl+h2+h3+h4)/4 ;判断h5与h的差值是否大于等于 预置高度阈值V，若是则将顶点E添加至集合S中，若否则抛弃顶点E。
[0057] 步骤S304,采用三角剖分算法连接集合S中的顶点，生成不规则三角网格DTM矢量 数据。
[0058] 如图4所示，为连接瓦片DTM栅格数据A中的各个像素点，形成规则三角网格B，再 将该规则三角网格B转换为不规则三角网格C的图示。其中附图中的黑色实心圆点为像素 点。
[0059] 基于实施例一公开的一种电子地图的DTM数据的生成方法，步骤S104针对每个瓦 片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2. 5维DTM图像，如图5所示，主要包括：
[0060] 步骤S401，针对每个瓦片DTM栅格数据，遍历所述瓦片DTM栅格数据中的每个像 素，针对当前遍历的像素，执行步骤S402至步骤S404 ;
[0061] 步骤S402,根据当前遍历的像素的上、下、左、右四个相邻像素，计算所述当前遍历 像素的X方向变化率和Y方向变化率；
[0062] 其中，X方向变化率是指像素点的高程值z在X方向上的变化量，Y方向变化率是 指像素点的高程值z在Y方向上的变化量。
[0063] 在步骤S402中，具体根据公式（1)和公式（2)得到当前遍历像素的X方向变化率 和Y方向变化率；
[0064] dz/dx = (f-d)/2*L ； (1)
[0065] dz/dy = (h_b)/2*L ; (2)
[0066] 其中，dz/dx为当前遍历像素的X方向变化率，f为当前遍历像素的右侧相邻像素 的高程值，d为当前遍历像素左侧的相邻像素的高程值，L为单个像素描述的实际地理长度 值；dz/dy为当前遍历像素的Y方向变化率，h为当前遍历像素下方的相邻像素的高程值，b 为当前遍历像素上方的相邻像素的高程值；
[0067] 步骤S403,根据所述X方向变化率和Y方向变化率确定所述当前遍历像素的坡度 和坡向；
[0068] 在步骤S403中，具体通过公式（3)，基于执行步骤S402得到的当前遍历像素的X 方向变化率和Y方向变化率确定当前遍历像素的坡度和坡向；
[0069] slope = arctan(k*sqrt[(dz/dx)*(dz/dx)+(dz/dy)*(dz/dy)])， (3)
[0070] 其中，k为预置的效果夸张因子（如k可以取值为5或10,本方案并不做严格限 定），slope为当前遍历像素的坡度；
[0071] 确定当前遍历像素的坡向，具体可如下：
[0072] 当 dz/dx 不等于 0 时，坡向 ASPECT = atan2 (dz/dy, - (dz/dx))，当坡向 ASPECT 小 于0时，将当前遍历像素的坡向调整为ASPECT = 2*PI+ASPECT ;
[0073] 当dz/dx等于0时，如果dz/dy大于0,则坡向ASPECT = PI/2 ;如果dz/dy小于0， 则坡向 ASPECT = 1. 5*PI，否则 ASPECT = atan2(dz/dy, -(dz/dx));其中，ASPECT 为当前遍 历像素的坡向，PI为：π。
[0074] 步骤S404,根据预置的太阳方位角和太阳高度角、所述当前遍历像素的坡度、坡 向，计算所述当前遍历像素的光照强度。
[0075] 在步骤S404中，依据公式（4)计算当前遍历像素的光照强度；
[0076] 255* (cos (azimuth_angle) *slope + sin (azimuth_ angle)*sin(ASPECT)*cos(zenith_angle_ASPECT)) ; (4)
[0077] 其中，zenith_angle为预设太阳方位角，azimuth_angle为预设太阳高度角。
[0078] 基于上述本发明实施例公开的一种电子地图的DTM数据生成方法，本发明对应还 公开了一种电子地图的DTM数据生成装置，该生成装置可执行上述本发明实施例公开的生 成方法，具体过程以下实施例进行说明。
[0079] 实施例三
[0080] 如图6所示，为本发明实施例公开的一种电子地图的DTM数据生成装置的结构示 意图，主要包括：第一处理单元11，转换单元12,第二处理单元13,第三处理单元14。
[0081] 其中，第一处理单元11，用于获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述 DTM栅格数据进行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据；
[0082] 转换单元12,用于针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规 则三角网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生 成不规则三角网格DTM矢量数据；
[0083] 第二处理单元13,用于确定不规则三角网格的顶点经炜度坐标相对于所述不规则 三角网格所在瓦片的中心点经炜度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐 标，并将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存 储，其中所述大比例尺是指大于预置比例尺阈值的比例尺；
[0084] 第三处理单元14,用于针对每个所述瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据 对应的2. 5维DTM图像，将所述2. 5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并 存储，其中所述小比例尺是指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。
[0085] 上述公开的各个单元其各自的执行原理与本发明实施例一公开的方法对应，基于 此，本发明实施例所公开的该生成装置，同样可以，基于该装置一方面，将所述不规则三角 网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，能够在很大程度上降低了不规 则三角网格DTM矢量数据的数据量，因此当绘制大比例尺电子地图时，根据不规则三角网 格DTM矢量数据进行渲染，不仅能够得到的较为清晰的电子地图且能够确保DTM地形特征 无失真，而且降低了大比例尺电子地图对应的DTM矢量数据的数据量，从而加快渲染大比 例尺电子地图的效率和速度。
[0086] 另一方面，对于小比例尺电子地图存储的DTM数据为2. 5维DTM图像，由于2. 5维 DTM图像为栅格图，数据量较小，因此，当绘制小比例尺电子地图时，即使小比例尺电子地图 展示地理区域范围较广，采用2. 5维DTM图像进行渲染也能够快速加载2. 5维DTM图像，满 足快速显示电子地图的需求，且2. 5维DTM图像的清晰度能够满足小比例尺电子地图的需 求。
[0087] 基于附图6公开的一种电子地图的DTM数据生成装置的结构示意图，其中，所述第 一处理单元11中主要包括：
[0088] 第一获取模块，用于获取DTM栅格数据；
[0089] 切割模块，用于依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行切割，得到多个瓦 片DTM栅格数据；
[0090] 第一存储模块，用于将各个所述瓦片DTM栅格数据以DTM表格结构存储，所述DTM 表格中存储有瓦片DTM栅格数据与瓦片id之间的对应关系。
[0091 ] 基于附图6公开的电子地图的DTM数据生成装置的结构示意图，其中，所述针对每 个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据的转换 单元12主要包括：
[0092] 连接模块，用于针对每个瓦片DTM栅格数据中的每个像素，将所述像素与其左上 角和右下角的像素连接起来，得到规则的三角网格DTM矢量数据，其中所述规则三角网格 DTM矢量数据中每个三角网格的顶点为一个像素。
[0093] 该转换单元12采用的是瓦片内的定位方式存储所述规则三角网格的原始坐标， 即指将规则三角形的三个顶点的原始坐标都变成相对于瓦片中心点的相对坐标。由于该瓦 片内的定位方式不是以存储全部规则三角网格的顶点的经炜度的方法，而是以存储规则三 角网格的顶点相对于该规则三角网格所在瓦片中心点的相对坐标的方法来存储，从而大大 节省存储空间。
[0094] 基于附图6公开的电子地图的DTM数据生成装置的结构示意图，其中，所述采用抽 稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据的 转换单元12主要包括：
[0095] 存储模块，用于将所述瓦片DTM栅格数据中构成瓦片的顶点保留至预置集合S中， 其中所述集合S初始为空集；
[0096] 第一遍历模块，用于遍历所述规则三角网格DTM矢量数据中除了构成瓦片的顶点 之外的规则三角网格的顶点，判断当前遍历顶点的高程值与集合S中包含的顶点的高程 值的平均值的差值是否大于等于预置高度阈值，若是则将当前遍历顶点保留至所述集合S 中，若否则抛弃所述当前遍历顶点；
[0097] 第一生成模块，用于采用三角剖分算法连接集合S中的顶点，生成不规则三角网 格DTM矢量数据。基于附图6公开的电子地图的DTM数据生成装置的结构示意图，其中，所 述针对每个所述瓦片DTM栅格数据分别进行处理，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2. 5维 DTM图像的第三处理单元14主要包括：
[0098] 第二遍历模块，用于针对每个瓦片DTM栅格数据，遍历所述瓦片DTM栅格数据中的 每个像素，在第一处理模块中对当前遍历的像素进行处理；
[0099] 所述第一处理模块，用于根据当前遍历的像素的上、下、左、右四个相邻像素，计算 所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率；根据所述X方向变化率和Y方向变化 率确定所述当前遍历像素的坡度和坡向；并根据预置的太阳方位角和太阳高度角、所述当 前遍历像素的坡度、坡向，计算所述当前遍历像素的光照强度；
[0100] 第二生成模块，用于根据所述瓦片DTM栅格数据中各像素的光照强度，对所述瓦 片DTM栅格数据进行渲染，得到与所述瓦片DTM栅格数据对应的2. 5维DTM图像。
[0101] 其中，第一处理模块，包括：
[0102] 变化率计算子模块，用于对当前遍历的像素的上、下、左、右四个相邻像素，根据 dz/dx= (f_d)/2*L和dz/dy= (h_b)/2*L，计算所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方 向变化率；其中，dz/dx为当前遍历像素的X方向变化率，f为当前遍历像素的右侧相邻像素 的高程值，d为当前遍历像素左侧的相邻像素的高程值，L为单个像素描述的实际地理长度 值；dz/dy为当前遍历像素的Y方向变化率，h为当前遍历像素下方的相邻像素的高程值，b 为当前遍历像素上方的相邻像素的高程值；
[0103] 坡度和坡向计算子模块，用于基于获得的所述X方向变化率和Y方向变化率，根据 slope = arctan(k*sqrt[(dz/dx)*(dz/dx) +(dz/dy)*(dz/dy)])确定所述当前遍历像素的 坡度和坡向；
[0104] 其中，k为预置的效果夸张因子，slope为当前遍历像素的坡度；当dz/dx不等于 〇时，当前遍历像素的坡向ASPECT = atan2 (dz/dy,-(dz/dx))，当坡向ASPECT小于0时， 将当前遍历像素的坡向调整为ASPECT = 2*PI+ASPECT ;当dz/dx等于0时，如果dz/dy大 于 〇,则坡向 ASPECT = PI/2 ;如果 dz/dy 小于 0,则坡向 ASPECT = 1. 5*PI，否则 ASPECT = atan2 (dz/dy，-(dz/dx));其中，ASPECT为当前遍历像素的坡向；
[0105] 光照度计算子模块，用于基于预置的太阳方位角和太阳高度角，以及 所述坡度和坡向计算子模块计算得到坡度和坡向，根据255* (cos (azimuth_ angle)氺slope+sin (azimuth-angle)氺sin (ASPECT)氺cos (zenith-angle-ASPECT))，i十算所 述当前遍历像素的光照强度；
[0106] 其中，zenith_angle为预设太阳方位角，azimuth_angle为预设太阳高度角。
[0107] 综上所述，本发明实施例公开的方法和装置的实施例其具体执行原理可相互参 照。本发明上述公开的实施例通过将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子 地图对应的DTM数据，对于小比例尺电子地图以2. 5维DTM图像方式存储DTM数据，因此能 够在很大程度上降低了不规则三角网格DTM矢量数据的数据量，因此当绘制大比例尺电子 地图时，根据不规则三角网格DTM矢量数据进行渲染，不仅能够得到的较为清晰的电子地 图且能够确保DTM地形特征无失真，而且降低了大比例尺电子地图对应的DTM矢量数据的 数据量，从而加快渲染大比例尺电子地图的效率和速度。
[0108] 同时，当绘制小比例尺电子地图时，即使小比例尺电子地图展示地理区域范围较 广，采用2. 5维DTM图像进行渲染也能够快速加载2. 5维DTM图像，满足快速显示电子地图 的需求，且2. 5维DTM图像的清晰度能够满足小比例尺电子地图的需求。另外，采用上述本 发明实施例公开的方法建立混合型数字地面模型，也将更有利于0PENGL等渲染软件的绘 制，从而使渲染效率得到极大提高，也使得基于本发明实施例公开的方法和装置生成的电 子地图特别适用于手机地图。
[0109] 本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他 实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置 而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说 明即可。
[0110] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执 行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM)、内存、只读存 储器（ROM)、电可编程R0M、电可擦除可编程R0M、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术 领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0111] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种电子地图的数字地面模型DTM数据生成方法，其特征在于，包括： 获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进行瓦片切割，得到多 个瓦片DTM栅格数据； 针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量 数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格 DTM矢量数据； 确定不规则三角网格的顶点经炜度坐标相对于该不规则三角网格所在瓦片的中心点 经炜度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并将所述不规则三角网 格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述大比例尺是指大 于预置比例尺阈值的比例尺； 针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2. 5维DTM图像，将所述 2. 5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中所述小比例尺是指小 于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片 DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据，具体包括： 针对每个瓦片DTM栅格数据中的每个像素，将该像素与其左上角和右下角的像素连接 起来，得到规则三角网格DTM矢量数据，其中规则三角网格DTM矢量数据中每个三角网格的 顶点为一个像素。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述采用抽稀算法对所述规则三角网 格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据，具体包括： 将所述瓦片DTM栅格数据中构成瓦片的顶点保留至预置集合S中，其中所述集合S初 始为空集； 遍历所述规则三角网格DTM矢量数据中除了构成瓦片的顶点之外的规则三角网格的 顶点，判断当前遍历顶点的高程值与集合S中包含的顶点的高程值的平均值的差值是否大 于等于预置高度阈值，若是则将当前遍历顶点保留至所述集合S中，若否则抛弃所述当前 遍历顶点； 采用三角剖分算法连接集合S中的顶点，生成不规则三角网格DTM矢量数据。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述针对每个瓦片DTM栅格数据，生成与 瓦片DTM栅格数据对应的2. 5维DTM图像，具体包括： 针对每个瓦片DTM栅格数据，遍历所述瓦片DTM栅格数据中的每个像素，针对当前遍历 的像素，执行以下步骤：根据当前遍历的像素的上、下、左、右四个相邻像素，计算所述当前 遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率；根据所述X方向变化率和Y方向变化率确定所 述当前遍历像素的坡度和坡向；并根据预置的太阳方位角和太阳高度角、所述当前遍历像 素的坡度、坡向，计算所述当前遍历像素的光照强度； 根据所述瓦片DTM栅格数据中各像素的光照强度，对所述瓦片DTM栅格数据进行渲染， 得到与所述瓦片DTM栅格数据对应的2. 5维DTM图像。5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据当前遍历的像素的上、下、左、右四个 相邻像素，计算所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率，具体根据下式得到： dz/dx = (f_d)/2*L ; dz/dy = (h_b)/2*L ; 其中，dz/dx为当前遍历像素的X方向变化率，f为当前遍历像素的右侧相邻像素的高 程值，d为当前遍历像素左侧的相邻像素的高程值，L为单个像素描述的实际地理长度值； dz/dy为当前遍历像素的Y方向变化率，h为当前遍历像素下方的相邻像素的高程值，b为 当前遍历像素上方的相邻像素的高程值； 所述根据所述X方向变化率和Y方向变化率确定所述当前遍历像素的坡度和坡向，具 体根据下式得到： slope = arctan (k*sqrt[ (dz/dx)* (dz/dx) + (dz/dy)* (dz/dy)])； 其中，k为预置的效果夸张因子，slope为当前遍历像素的坡度； 当dz/dx不等于0时，当前遍历像素的坡向ASPECT = atan2 (dz/dy, - (dz/dx))，当坡向 ASPECT小于0时，将当前遍历像素的坡向调整为ASPECT = 2*PI+ASPECT ;当dz/dx等于0 时，如果dz/dy大于0,则坡向ASPECT = PI/2 ;如果dz/dy小于0,则坡向ASPECT = L 5*PI， 否则ASPECT = atan2 (dz/dy, - (dz/dx));其中，ASPECT为当前遍历像素的坡向； 所述根据预置的太阳方位角和太阳高度角、所述当前遍历像素的坡度、坡向，计算所述 当前遍历像素的光照强度，具体根据下式得到： 光照强度为： 255* (cos (azimuth_angle)*slope+sin(azimuth_angle)*sin (ASPECT)*cos (zenith_ angle-ASPECT))； 其中，zenith_angle为预置的太阳方位角，azimuth_angle为预置的太阳高度角。6. -种电子地图的数字地面模型DTM数据生成装置，其特征在于，包括： 第一处理单元，用于获取DTM栅格数据，并依据预置的瓦片标准对所述DTM栅格数据进 行瓦片切割，得到多个瓦片DTM栅格数据； 转换单元，用于针对每个瓦片DTM栅格数据，将所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角 网格DTM矢量数据，并采用抽稀算法对所述规则三角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规 则三角网格DTM矢量数据； 第二处理单元，用于确定不规则三角网格的顶点经炜度坐标相对于所述不规则三角网 格所在瓦片的中心点经炜度坐标的相对坐标，存储不规则三角网格的顶点的相对坐标，并 将所述不规则三角网格DTM矢量数据作为大比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其中 所述大比例尺是指大于预置比例尺阈值的比例尺； 第三处理单元，用于针对每个所述瓦片DTM栅格数据，生成与瓦片DTM栅格数据对应的 2. 5维DTM图像，将所述2. 5维DTM图像作为小比例尺电子地图对应的DTM数据，并存储，其 中所述小比例尺是指小于等于所述预置比例尺阈值的比例尺。7. 根据权利要求6所述的生成装置，其特征在于，所述针对每个瓦片DTM栅格数据，将 所述瓦片DTM栅格数据转换为规则三角网格DTM矢量数据的转换单元，包括： 连接模块，用于针对每个瓦片DTM栅格数据中的每个像素，将所述像素与其左上角和 右下角的像素连接起来，得到规则的三角网格DTM矢量数据，其中所述规则三角网格DTM矢 量数据中每个三角网格的顶点为一个像素。8. 根据权利要求6或7所述的生成装置，其特征在于，所述采用抽稀算法对所述规则三 角网格DTM矢量数据进行抽稀，生成不规则三角网格DTM矢量数据的转换单元，包括： 存储模块，用于将所述瓦片DTM栅格数据中构成瓦片的顶点保留至预置集合S中，其中 所述集合S初始为空集； 第一遍历模块，用于遍历所述规则三角网格DTM矢量数据中除了构成瓦片的顶点之外 的规则三角网格的顶点，判断当前遍历顶点的高程值与集合S中包含的顶点的高程值的平 均值的差值是否大于等于预置高度阈值，若是则将当前遍历顶点保留至所述集合S中，若 否则抛弃所述当前遍历顶点； 第一生成模块，用于采用三角剖分算法连接集合S中的顶点，生成不规则三角网格DTM 矢量数据。9. 根据权利要求6所述的生成装置，其特征在于，所述针对每个所述瓦片DTM栅格数据 分别进行处理，生成与瓦片DTM栅格数据对应的2. 5维DTM图像的第三处理单元，包括： 第二遍历模块，用于针对每个瓦片DTM栅格数据，遍历所述瓦片DTM栅格数据中的每个 像素，在第一处理模块中对当前遍历的像素进行处理； 所述第一处理模块，用于根据当前遍历的像素的上、下、左、右四个相邻像素，计算所述 当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化率；根据所述X方向变化率和Y方向变化率确 定所述当前遍历像素的坡度和坡向；并根据预置的太阳方位角和太阳高度角、所述当前遍 历像素的坡度、坡向，计算所述当前遍历像素的光照强度； 第二生成模块，用于根据所述瓦片DTM栅格数据中各像素的光照强度，对所述瓦片DTM 栅格数据进行渲染，得到与所述瓦片DTM栅格数据对应的2. 5维DTM图像。10. 根据权利要求9所述的生成装置，其特征在于，所述第一处理模块，包括： 变化率计算子模块，用于对当前遍历的像素的上、下、左、右四个相邻像素，根据dz/dx =(f-d)/2*L和dz/dy= (h_b)/2*L，计算所述当前遍历像素的X方向变化率和Y方向变化 率； 其中，dz/dx为当前遍历像素的X方向变化率，f为当前遍历像素的右侧相邻像素的高 程值，d为当前遍历像素左侧的相邻像素的高程值，L为单个像素描述的实际地理长度值； dz/dy为当前遍历像素的Y方向变化率，h为当前遍历像素下方的相邻像素的高程值，b为 当前遍历像素上方的相邻像素的高程值； 坡度和坡向计算子模块，用于基于获得的所述X方向变化率和Y方向变化率，根据 slope = arctan(k*sqrt[ (dz/dx)* (dz/dx) + (dz/dy)* (dz/dy)])确定所述当前遍历像素的 坡度和坡向； 其中，k为预置的效果夸张因子，slope为当前遍历像素的坡度；当dz/dx不等于0时， 当前遍历像素的坡向ASPECT = atan2 (dz/dy, - (dz/dx))，当坡向ASPECT小于0时，将当前 遍历像素的坡向调整为ASPECT = 2*PI+ASPECT ;当dz/dx等于0时，如果dz/dy大于0,则坡 向 ASPECT = PI/2 ;如果 dz/dy 小于 0,则坡向 ASPECT = 1. 5*PI，否则 ASPECT = atan2 (dz/ dy，-(dz/dx));其中，ASPECT为当前遍历像素的坡向； 光照度计算子模块，用于基于预置的太阳方位角和太阳高度角，以及所述坡度和坡向 计算子模块计算得到坡度和坡向，根据255* (cos (azimuth_angle) *slope+sin (azimuth_ angle) *sin (ASPECT) *cos (zenith_angle-ASPECT))，计算所述当前遍历像素的光照强度； 其中，zenith_angle为预设太阳方位角，azimuth_angle为预设太阳高度角。
【文档编号】G06T15/00GK105869202SQ201510029044
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2015年1月21日
【发明人】朱玟征, 贾双成
【申请人】高德软件有限公司