一种GIS中OD关系的三维可视化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种GIS中OD关系的三维可视化方法即装置，其特征在于，用于根据用户的输入数据生成相应能够被GIS系统识别的三维曲线并进行三维可视化展示，包括如下步骤：步骤S1，获取用于反映两个位置地点之间的关系的OD关系统计数据；步骤S2，获取用户输入的曲线构建信息；步骤S3，生成曲线类型；步骤S4，计算多个曲线的曲线高度；步骤S5，依次对各个曲线的进行采样从而计算出每个曲线所对应的多个采样点的采样点坐标；步骤S6，根据各个曲线、对应的采样点坐标以及OD关系统计数据在GIS系统中转换为相应含有所有曲线的统计文件；步骤S7，通过三维可视化应用将统计文件进行可视化展示。

A 3D visualization method and device of OD relationship in GIS

【技术实现步骤摘要】
一种GIS中OD关系的三维可视化方法及装置
本专利技术属于数据可视化领域，具体涉及一种GIS中OD关系三维可视化方法及装置。
技术介绍
OD一般指交通中的交通起止点，O指起点(ORIGIN)，D指终点(DESTINATION)。OD交通量是交通领域中常用的名词和指标，反映两点之间的交通量，而本专利中则把OD的内容泛化为两点之间的关系，这种关系可以是交通量、可达性程度、电话联系量、相似程度、企业联系度等。OD的表达和可视化是业界十分常用的方法，其中OD的表达一般是借助专业软件、互联网工具实现。以城乡规划为例，这个行业的从业人员较为熟悉GIS软件，可以利用GIS中的工具进行线要素的表达和可视化(如图1所示，每两个坐标点之间通过直线相连接并覆盖在地图图像上)。同时部分从业人员可以在互联网中寻找相关工具，形成个性鲜明的表达(如图2所示，每两个坐标点之间通过曲线相连接并覆盖在地图图像上)。少部分有编程基础的从业人员可以考虑Python或R进行表达。通过以上多种OD关系表达和可视化的介绍，可以发现这些方法的展示结果都是在2D的平面上进行表达，这种表达方式固然有操作简单、结果直接的优点，但是也存在以下弊端:(1)视觉效果一般。由于目前从业人员使用的都是现成的、发展已经较为成熟的软件和工具，因此得到的效果往往较为雷同，在早期也许可以吸引注意，但是随着掌握这些工具的人越来越多、类似的工具也越来越多，OD图的展示已经难以抓人研究，形成眼前一亮的感觉。(2)表达信息有限。由于目前主流的OD表达工具都是在2D平面，因此表达的信息不能太多，如果信息过多，则会导致OD线纷繁复杂，反而紊乱了表达效果(即图1所示的状况，过多的连线导致很难有效且直观地表现)。为了规避这些缺陷，一般会采用删减信息、梯度化表达、颜色区分、以曲代直模拟抛物线等手段，但有些方法也会一定程度上造成信息丢失。而人的感知是三维的，但目前还没出现较为方便易用的工具进行OD关系的三维化表达。
技术实现思路
为解决上述问题，提供一种能够自动、简便地根据OD关系统计数据进行三维化表达的三维可视化方法及装置，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术提供了一种GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于，用于根据用户的输入数据生成相应能够被GIS系统识别的三维曲线并进行三维可视化展示，包括如下步骤：步骤S1，获取用于反映两个位置地点之间的关系的OD关系统计数据，该OD关系统计数据包含分别对应位置地点的起始坐标以及目的坐标；步骤S2，获取用户输入的曲线构建信息，该曲线构建信息包含曲线类型信息、夸张调整系数以及采样点数量；步骤S3，根据曲线类型信息生成相应的曲线类型；步骤S4，根据OD关系统计数据以及夸张调整系数计算多个曲线的曲线高度；步骤S5，通过采样点数量、曲线高度、曲线类型以及OD关系统计数据依次对各个曲线的进行采样从而计算出每个曲线所对应的多个采样点的采样点坐标；步骤S6，根据各个曲线、对应的采样点坐标以及OD关系统计数据在GIS系统中转换为相应含有所有曲线的统计文件；步骤S7，通过三维可视化应用将统计文件进行可视化展示，其中，起始坐标以及目的坐标之间的距离为各个曲线所对应的OD距离，步骤S4包括如下子步骤：步骤S4-1，根据OD关系统计数据依次计算各个曲线的曲线高度；步骤S4-2，根据夸张调整系数对所有的曲线高度进行高度调整；步骤S4-3，根据所有的曲线高度以及OD距离对曲线高度进行标准化处理，从而使曲线高度的最高值与OD距离的最大值一致，即：式中，hn`为第n个曲线在标准化处理后的曲线高度，hn为第n个曲线的曲线高度，max(h)为曲线高度的最高值，max(d)为OD距离的最大值。本专利技术提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S4-1中计算曲线高度时，根据起始坐标以及目的坐标获取各个曲线所对应的OD距离，并将OD距离作为曲线高度。本专利技术提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，OD关系统计数据还包括用于表示两个位置地点之间关系的关系属性值，步骤S4-1中计算曲线高度时，将关系属性值作为曲线高度。本专利技术提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，OD关系统计数据还包括用于表示两个位置地点之间关系的关系属性值，步骤S4-1中计算曲线高度时，根据起始坐标以及目的坐标获取各个曲线所对应的OD距离，并将OD距离作为关系属性值的权重并计算得到曲线高度。本专利技术提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S5中计算采样点坐标时，根据曲线所对应的起始坐标(xo,yo,0)以及目的坐标(xd,yd,0)，该曲线的第i个采样点坐标(xi,yi,zi)如下：式中，h(l)为当前曲线的顶点的高度，max(h)为所有曲线的最大高度，max(d)为OD距离的最大值，F(x)为曲线类型所对应的函数表达式，n为采样点数量，α为夸张调整系数。本专利技术提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，曲线类型为二阶贝塞尔曲线，相应的曲线表达式为：式中，d为OD距离，h是曲线高度。本专利技术提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，曲线类型为双曲线，相应的曲线表达式为：式中，d为OD距离，h为曲线高度，b为曲线的系数。本专利技术提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，曲线类型为椭圆曲线，相应的曲线表达式为：式中，d为OD距离，h为曲线高度。本专利技术还提供了一种GIS中OD关系的三维可视化装置，其特征在于，用于根据用户的输入数据生成相应能够被GIS系统识别的三维曲线并进行三维可视化展示，包括：统计数据获取部，用于获取能够反映两个位置地点之间的关系的OD关系统计数据，该OD关系统计数据包含分别对应位置地点的起始坐标以及目的坐标；构建信息获取部，用于获取用户输入的曲线构建信息，该曲线构建信息包含曲线类型信息、夸张调整系数以及采样点数量；曲线类型生成部，用于根据曲线类型信息生成相应的曲线类型；曲线高度计算部，用于根据OD关系统计数据以及夸张调整系数计算多个曲线的曲线高度；采样点坐标计算部，用于通过采样点数量、曲线高度、曲线类型以及OD关系统计数据依次对各个曲线的进行采样从而计算出每个曲线所对应的多个采样点的采样点坐标；统计文件生成部，用于根据各个曲线、对应的采样点坐标以及OD关系统计数据通过GIS系统中生成相应含有所有曲线的统计文件；以及统计文件展示部，用于通过三维可视化应用将统计文件进行可视化展示，其中，起始坐标以及目的坐标之间的距离为各个曲线所对应的OD距离，曲线高度计算部包括如下单元：高度计算单元，根据OD关系统计数据依次计算各个曲线的曲线高度；夸张调整单元，根据夸张调整系数对所有的曲线高度进行高度调整；标准化处理单元，根据所有的曲线高度以及OD距离对曲线高度进行标准化处理，从而使曲线高度的最高值与OD距离的最大值一致，即：式中，hn`为第n个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于，用于根据用户的输入数据生成相应能够被GIS系统识别的三维曲线并进行三维可视化展示，包括如下步骤：/n步骤S1，获取用于反映两个位置地点之间的关系的OD关系统计数据，该OD关系统计数据包含分别对应所述位置地点的起始坐标以及目的坐标；/n步骤S2，获取所述用户输入的曲线构建信息，该曲线构建信息包含曲线类型信息、夸张调整系数以及采样点数量；/n步骤S3，根据所述曲线类型信息生成相应的曲线类型；/n步骤S4，根据所述OD关系统计数据以及所述夸张调整系数计算多个曲线的曲线高度；/n步骤S5，通过所述采样点数量、所述曲线高度、所述曲线类型以及所述OD关系统计数据依次对各个所述曲线的进行采样从而计算出每个所述曲线所对应的多个采样点的采样点坐标；/n步骤S6，根据各个所述曲线、对应的所述采样点坐标以及所述OD关系统计数据在所述GIS系统中转换为相应含有所有所述曲线的统计文件；/n步骤S7，通过三维可视化应用将所述统计文件进行可视化展示，/n其中，所述起始坐标以及所述目的坐标之间的距离为各个所述曲线所对应的OD距离，/n所述步骤S4包括如下子步骤：/n步骤S4-1，根据所述OD关系统计数据依次计算各个所述曲线的曲线高度；/n步骤S4-2，根据夸张调整系数对所有的所述曲线高度进行高度调整；/n步骤S4-3，根据所有的所述曲线高度以及所述OD距离对所述曲线高度进行标准化处理，从而使所述曲线高度的最高值与所述OD距离的最大值一致，即：/n...

【技术特征摘要】
1.一种GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于，用于根据用户的输入数据生成相应能够被GIS系统识别的三维曲线并进行三维可视化展示，包括如下步骤：
步骤S1，获取用于反映两个位置地点之间的关系的OD关系统计数据，该OD关系统计数据包含分别对应所述位置地点的起始坐标以及目的坐标；
步骤S2，获取所述用户输入的曲线构建信息，该曲线构建信息包含曲线类型信息、夸张调整系数以及采样点数量；
步骤S3，根据所述曲线类型信息生成相应的曲线类型；
步骤S4，根据所述OD关系统计数据以及所述夸张调整系数计算多个曲线的曲线高度；
步骤S5，通过所述采样点数量、所述曲线高度、所述曲线类型以及所述OD关系统计数据依次对各个所述曲线的进行采样从而计算出每个所述曲线所对应的多个采样点的采样点坐标；
步骤S6，根据各个所述曲线、对应的所述采样点坐标以及所述OD关系统计数据在所述GIS系统中转换为相应含有所有所述曲线的统计文件；
步骤S7，通过三维可视化应用将所述统计文件进行可视化展示，
其中，所述起始坐标以及所述目的坐标之间的距离为各个所述曲线所对应的OD距离，
所述步骤S4包括如下子步骤：
步骤S4-1，根据所述OD关系统计数据依次计算各个所述曲线的曲线高度；
步骤S4-2，根据夸张调整系数对所有的所述曲线高度进行高度调整；
步骤S4-3，根据所有的所述曲线高度以及所述OD距离对所述曲线高度进行标准化处理，从而使所述曲线高度的最高值与所述OD距离的最大值一致，即：



式中，hn`为第n个所述曲线在标准化处理后的所述曲线高度，hn为第n个所述曲线的所述曲线高度，max(h)为所述曲线高度的最高值，max(d)为所述OD距离的最大值。


2.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：
其中，所述步骤S4-1中计算所述曲线高度时，根据所述起始坐标以及所述目的坐标获取各个所述曲线所对应的OD距离，并将所述OD距离作为所述曲线高度。


3.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：
其中，所述OD关系统计数据还包括用于表示两个所述位置地点之间关系的关系属性值，
所述步骤S4-1中计算所述曲线高度时，将所述关系属性值作为所述曲线高度。


4.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：
其中，所述OD关系统计数据还包括用于表示两个所述位置地点之间关系的关系属性值，
所述步骤S4-1中计算所述曲线高度时，根据所述起始坐标以及所述目的坐标获取各个所述曲线所对应的OD距离，并将所述OD距离作为所述关系属性值的权重并计算得到所述曲线高度。


5.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：
其中，所述步骤S5中计算所述采样点坐标时，
根据所述曲线所对应的所述起始坐标(xo,yo,0)以及目的坐标(xd,yd,0)，该曲线的第i个采样点坐标(xi,yi,zi)的计算式如下：





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【专利技术属性】
技术研发人员：王德，江贺韬，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31