一种三维地下空间全要素模型实时浏览方法技术

本发明专利技术公开了一种三维地下空间全要素模型实时浏览方法，涉及在显示屏上展示虚拟现实技术，包括如下步骤：地下空间源数据统一化处理；对地层数据进行三维模型动态构建；对除地层外的地下空间数据进行实体模型构建；对三维地下空间全要素数据进行实时互斥调度浏览。本发明专利技术的优点：通过对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维空间数据无缝集成，实时更新实现多源数据有效整合及各种规模的地下空间的三维场景的高效创建，实现地下空间全要素数据模型的动态实时调度浏览，提高城市地下空间规划的科学性、安全性。提升了地下空间统一展示、管理和分析水平。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在显示屏上展示虚拟现实技术，特别涉及通过对地层的分布情况进行模拟，实现地下空间全要素数据模型的动态实时调度，提高城市地下空间规划效率的三维地下空间全要素模型实时浏览方法。
技术介绍
城市地下空间是一个巨大而丰富的空间资源，城市地下空间可开发的资源量为可供开发的面积、合理开发深度与适当的可利用系数之积。《中国地下空间行业发展前景与投资战略规划分析前瞻》显示，2012年我国城市建设用地总面积为32.28万公顷，按照40%的可开发系数和30米的开发深度计算，可供合理开发的地下空间资源量就达到3873.60亿立方米。这是一笔很可观而又丰富的资源，若得到合理开发，那么将对扩大城市空间、实现城市集约化发展具有重要的意义。随着我国一线城市地下空间的开发利用，地下浅层部分将会利用完毕，随着深层开挖技术和装备的逐步完善，为了综合利用地下空间资源，地下空间开发将逐步向深层发展。在地下空间深层化的同时，各空间层面分化趋势越来越强。这种分层面的地下空间，以人及为其服务的功能区为中心，人、车分流，市政管线、污水和垃圾的处理分置于不同的层次，各种地下交通也分层设置，以减少相互干扰，保证了地下空间利用的充分性和完整性。开发地下空间是21世纪结构工程的重要发展趋势。就目前而言，开发城市地下空间可应用于: 1、交通设施:城市地下通道、城市地铁、隧道； 2、商业设施:地下商城、水下游乐馆； 3、地下车库:解决城市中心区的公共停车和居住区的个人停车； 4、市政公益管线设施:提高城市道路利用、保护地下设施稳定运转、为以后添加设施提供预留空间； 5、城市综合防灾建设:人民防空、抵御自然灾害； 6、军事工程:地下军事指挥中心、重要军事设施(军事光缆、通道、物资储备等)； 7、仓储设施:地下油库(存储量大、安全防火、质量稳定、维护容易)； 8、高层建筑地下空间:增加建筑面积、抗灾防震。由此可见地下空间的利用对改善地面环境起着重要作用。在发展地下交通、降低城市大气污染的同时，还应提倡建设城市地下市政管线公用隧道，将自来水、排污管、供热管、电缆和通信线路纳入其中，可缩短路线长度达30%，还易于检查和修理，不影响地面土地的使用。有条件的城市还可发展地下垃圾处理系统，消除垃圾“围城”现象。但是，由于地下空间与地上空间相比隐蔽性更强，地层信息不宜被观测，地下设施在建设完善后不宜改变和维护。传统的地下空间都是通过勘测后通过纸质或者电子版文件进行数据的分析，需要专业人士通过经验借助仪器设备出具分析报告，浪费了大量的资金、时间和人力资源，且在测算分析时会有误差出现的可能性且不能直观的观测到地下空间的信息。目前，在三维地学模拟领域已经实现地上简单目标的3D建模，地上景观的多分辨率表达等已经成熟，而地下空间由于存在地层数据、地下管线数据、地下轨道交通数据、地下建(构)筑物等复杂信息多分辨率集成模型的多分辨率表达、集成模型的高效更新与高效能空间计算等关键技术还未突破，特别是大范围地下复杂目标的3D集成建模技术和根据使用的视角进行地下空间漫游可达到实时观测不同地下空间信息的功能。同时，由于数据的来源不同、采集的方式不同、不同尺度、不同语义、不同数据质量、不同格式、不同坐标带来的影响，现有研究往往注重于数据格式的转换。因此，缺乏对三维空间对象统一的表示模型，难以通过数据转换得到完整的信息。在对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维空间数据无缝集成，实时更新实现多源数据有效整合及各种规模的地下空间的三维场景的高效创建仍然是当前国际本领域的前沿课题和研究的重点。
技术实现思路
本专利技术实施例提供，本专利技术可以通过对数据进行预处理的基础上，采用数据挖掘方法，通过在句法、语义以及模型层面上的三维空间数据无缝集成，实时更新实现多源数据有效整合及各种规模的地下空间的三维场景的高效创建；通过对地层的分布情况进行模拟，实现地下空间全要素数据模型的动态实时调度，提高城市地下空间规划的科学性、安全性。解决了目前地层模型展示方式单一、地下空间模型展示只侧重单一要素的问题，提升了地下空间统一展示、管理和分析水平。通过观测者的视角改变而达到可以实时以三维形式浏览地下空间场景，实现了多平台数据一体化；为三维模型带来了全新的体验，促进了逼真、精细建模的效果。为城市建设尤其是对未来智慧城市搭建中的地下空间信息的获取和构建方案上起到了重要的辅助作用。在城市建设的快速发展，带动了城市地下空间资源的大规模开发。推进了城市定向、有序的发展，并推进了城市空间的立体开发和地下商业交通的开发利用；充分开发利用地下空间资源的防护潜能，对提高城市综合防灾抗毁能力起到了一定辅助作用。本专利技术实施例提供，其特征在于，包括如下步骤: 地下空间源数据统一化处理； 对地层数据进行三维模型动态构建； 对除地层外的地下空间数据进行实体模型构建； 对三维地下空间全要素数据进行实时动态互斥调度浏览。，其中: 所述地下空间源数据统一化处理:将地下空间数据进行整理、层次化划分、完善，然后将获取到的每层数据进行电子化标准处理，按照不同的存储格式进行存储； 所述地下空间源数据统一化处理的具体步骤为: 数据统一处理:将不同存储形式的地下空间数据进行统一存储形式处理； 排序、编号:将统一存储形式化的地下空间数据中的地层数据按照深度进行排序，并根据统一的编码规则对地层数据进行编号； 信息审核:通过计算机和人为检查两种方式对异常信息和错误信息进行处理； 数据存储:将处理后的地下空间数据按照不同类别分别存储到数据库中； 数据处理:将持续收集的数据信息进行统一格式化处理并进行编号； 数据库完善:将更新的数据信息存储到数据库中并与原有数据相融合，完善数据库信肩、Ο，其中: 所述对地层数据进行三维模型动态构建:以地层数据为基础，以观测点的方位变化进行动态构建反映一定区域范围内地层情况的三维模型； 所述对地层数据进行三维模型动态构建的具体步骤为: 构建区域范围确定:根据观察点当前方向和位置计算建模区域范围，以当前观察点为中心，以一定半径确定建模区域范围； 数据选取:利用空间叠加分析选择待建模区域内的地层数据，将地层信息按照地层编号逐层提取，确定各个地层的三维模型组织结构； 构建网格插入点:以空间叠加分析选择出的地层数据为基础，按照地层结构构建网格插入点； 数据结构生成:以构建的网格插入点为特征点，生成适宜的空间多边体数据结构；形成三维模型:将空间多边体数据结构进行渲染可视化，形成可展示的地层三维模型。，其中:在数据选取与构建网格插入点之间可设有地层调整步骤；其中地层调整的具体步骤为: 地层调整:根据地层缺失、地层透镜体等情况调整与该地层相关联的其它地层结构。，其中: 所述对除地层外的地下空间数据进行实体模型构建:针对除地层外的其它地下空间数据，进行实体模型库的建立； 所述对除地层外的地下空间数据进行实体模型构建的具体步骤为: 分幅建模:对除地层外的地下空间数据进行分幅建模，以单一图幅为范围将三维实体模型进行分幅并建立模型； 分层处理:分层处理除地层外的地下空间数据，将分幅处理后三维实体模型根据数据类型划分为多个层次； 模型分割:分块处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维地下空间全要素模型实时浏览方法，其特征在于，包括如下步骤：地下空间源数据统一化处理；对地层数据进行三维模型动态构建；对除地层外的地下空间数据进行实体模型构建；对三维地下空间全要素数据进行实时动态互斥调度浏览。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田春来，邓世军，王永杰，熊鑫，韩晓晖，王静，
申请(专利权)人：星际空间天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12