本发明专利技术涉及GIS三维可视化领域，具体涉及一种面向大型购物中心的室内三维导航方法，该方法根据当今大型购物中心中地理要素的特点，对购物中心的导航要素、网络结构要素和几何要素从功能和可视化的角度进行抽取分类，同类要素以同一细节层次等级描述；根据抽取分类得到的要素，构建其数据模型和网络结构，并基于此进行基于三维可视化的室内导航。该方法在室内三维导航地理要素的表达模式、室内三维导航数据逻辑模型及室内三维导航模型构建等方面的成果，不仅创新了LBS应用新形式，同时丰富了室内导航技术的内涵，为大型购物中心室内三维导航应用提供了有益的参考。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地理信息系统(GIS)三维可视化领域，具体涉及一种面向大型购物中心的室内三维导航的方法，可用于导航三维场景的模型构建。
技术介绍
随着互联网地图和移动位置服务(LBS, Location Based Service)等地理信息应用的发展，室内地图导航正以其弥补室外地图局限、拥有潜在的庞大用户群体、具有创新的技术与应用需求驱动等众多优势，而被产业界和学术界所普遍关注。大型购物中心作为城市人群聚集的重要载体，仅通过简单的平面示意图表示多个数层、几十万平米、店铺林立的室内场景，已很难满足购物者的需求。在结构复杂的购物中心内部，购物者不仅需要直观的地图示意，还需要现实感强的导航服务。与室外场景不同，室内场景包含以建筑物为单位分布的细节物体模型和建筑模型，需要表达的要素多而杂，用三维可视化表达代价较高，且难以保证效率。因此，当前的三维可视化更多面向室外场景，而很少涉及室内。在目前已有的室内三维案例中，主要有两大方法，一是以简单三维符号表示室内的各种要素，用户只能以固定视角进行查看，此方法显示效率较高，但是应用于三维室内导航则缺乏直观性。另一种是对室内要素进行精细建模，通过烘焙和灯光渲染等效果真实的再现室内场景，此方法的可视化效果好，但是对于三维室内导航，表达的要素无论是数量还是精细度都显得冗余，三维模型的渲染还会消耗大量的系统资源，造成显示和运行效率低下。开放标准联盟OGC曾提出的用以表达三维城市的通用数据模型CityGML。CityGML基于XML格式存储及交换虚拟3D城市模型，并且在其中定义了城市中大部分地理对象的分类及其之间的关系。在CityGML中，所有的模型可以分为5个不同的连贯细节层次(LOD)。随着细节层次的提示，可以获得更多的细节信息。LODO为地域模型(Regional model),用于表达2.5D数字地形图；·L0D1城市/场地模型(City/Site model)，表示没有屋顶结构的“楼块模型” ;L0D2城市/场地模型表示包含贴图和楼顶结构的粗模；L0D3城市/场地模型表示包含更多细节的建筑模型；L0D4室内模型(Interior model)，为可以“步行进入”的建筑模型，如建筑内部结构、家具、窗户等。CityGML的LOD对某一类需要关注的对象进行同一等级的描述。直接利用CityGML的建筑模型构建项目中的室内模型，尚存在以下突出问题:针对建筑模型，CityGML仅提供通用或抽象的内容，未体现大型购物中心室内导航模型所特有的以房间、楼层为单位进行建模的规范标准，面向特定应用目的的建筑建模则必须继承扩充，必须对购物中心内的导航要素进行抽取、分类，根据要素自身的属性和粒度选择相应的表达精细程度，保证导航过程的清晰示意性和表现层次的完整性，实现效率最优的三维室内导航。基于三维可视化的室内导航更加符合人的认知习惯，但其应用并不广泛，也不能达到最佳的应用效果，三维可视化室内导航相关的技术与应用还很匮乏。
技术实现思路
本专利技术提供一种，目的在于填补当前室内三维导航领域在实现技术、应用上的空白，克服三维室内导航中三维要素的高效表达与数据的有效管理之间的矛盾。为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案为: 一种，主要对室内的导航要素进行抽取分类和分层表达，提取大型购物中心的导航要素结构、网络结构和几何结构，并构建要素的概念模型和逻辑模型，其具体实现步骤如下: 步骤(I)首先对大型购物中心的功能和结构分析，对购物中心内的地理要素其进行抽取分类，确定大型购物中心室内三维导航地理要素和其他相关要素，不同类别不同粒度的要素分属于不同细节层次； 步骤(2)基于CityGML的建筑模型，从大型购物中心的不同视角进行室内三维导航地理要素多细节层次表达，构建大型购物中心室内三维导航的地理数据概念模型； 步骤(3)采用静态构建方法，构建室内三维导航地理要素多细节层次描述模型，即生成多个离散的不同细节层次的要素逻辑模型，构成一个金字塔结构，数据模型由多细节层次的室内三维地理要素结构·、用于室内三维导航的网格元素结构和模型的几何结构三部分组成；并设计网络要素的结构。本专利技术的方法可用下列步骤实现: 步骤(I)具体实现方法如下: (a)大型购物中心的功能和结构分析 购物中心作为一个多功能商业综合体，不仅要满足购物、休闲、餐饮、娱乐的需要，更需要具备一个供消费者方便、舒适的行走、休憩的场所，那么其空间上必然包含构成建筑、内部联通可行走的结构空间和提供消费、服务的功能空间。结构空间包括交通空间和构筑空间。交通空间是指购物中心内公众交往、疏散、休息、游玩的非盈利性活动空间，一般包括入口、门厅、中庭、商业内街以及楼梯、电梯等，主要承担交通输送作用，是室内导航的核心部分。构筑空间是购物中心的建筑结构空间，是所有组成建筑楼体和内部结构的构件，如屋顶、墙面、地面、立柱、门窗等，是购物中心最为基本的组成空间，在空间上承载着购物中心的运营，其整体设计和空间布局是构造舒适的购物和游玩环境的基础，也是室内三维导航应用的载体。功能空间分为商业空间和服务空间。商业空间是供公众进行有目的性或赢利性活动的空间(如购物、就餐、文化、娱乐等)，一般表现为直接产生效益营业店铺，是消费者来到购物中心最根本的目的所在，是购物中心内部空间的主角，以及购物中心存在和运营的根本。服务空间指购物中心内为方便公众在消费过程中的需求提供的公共附属设施和人工后勤服务空间，主要包括洗手间、停车场、客服中心、办公区域、仓库和设备用房等。服务部分的设计和布局较商业空间是次要的，但其设计的越全面，越能提供方便、舒适的环境和吸引更多消费者，因而是购物中心必不可少的部分。商业空间和服务空间都是室内导航的目的所在。购物中心的这两大类、四小类组成部分，各自承担相应的功能，发挥重要的作用，在空间布局上没有固定的模式，但有一定的规律性，相互关联，紧密结合，组成完整的运营机制。(b)大型购物中心室内导航地理要素抽取分类 对室内三维导航地理要素进行分类，是为了设计导航模型中需要描述的物体，而要素分类的颗粒度会直接影响导航模型的组织结构和精细程度。合理和完整的室内三维导航地理要素的分类，有助于三维导航地理数据源的选择、分析和采集以及数据的有序组织，而且能够有效的实现要素的多细节层次描述和模型的多细节层次表达。在现有分析的基础上，从室内三维地理信息的维度和室内导航的角度，依据购物中心空间结构与功能特征分析，对室内三维导航地理要素进行分析和归纳，形成大型购物中心室内三维导航地理要素分类体系，为室内三维导航地理数据多层次构建做准备。要素类型按从属关系依次分为三级:大类、中类、小类。大类包括交通要素、构筑要素、商业要素、服务要素四类，其中交通要素的典型要素为水平或垂直通道、以及出入口，构筑要素包括店铺墙面、店门等要素，商业要素是导航要素的核心，是大多数导航中用户选择的目标，包括购物商店、餐饮店、文化娱乐场所，服务要素主要是购物中心的服务台、卫生间等。步骤(2)的具体实现方法如下: (a)三维导航地理要素多细节层次表达方法 对于分类后的导航地理要素，还需要在多细节层次下展示。CityGML的建筑物LODl细节层次只展现了块状楼块，没有建筑物外部设施和纹理外观，对购物中心本文档来自技高网...
【技术保护点】
面向大型购物中心的三维可视化室内导航方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）首先对大型购物中心的功能和结构分析，确定大型购物中心室内三维导航地理要素，然后按照一定的规则对要素进行抽取分类，不同类别不同粒度的要素分属于不同细节层次；（2）基于CityGML的建筑模型，从大型购物中心的不同视角进行室内三维导航地理要素多细节层次表达；构建大型购物中心室内三维导航的地理数据概念模型；?（3）采用静态构建方法，构建室内三维导航地理要素多细节层次描述模型，即生成多个离散的不同细节层次的数据模型，构成一个金字塔结构，数据模型由多细节层次的室内三维地理要素结构、用于室内三维导航的网格元素结构和模型的几何结构三部分组成；并设计网络要素的结构。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：付子圣，袁益琴，张书亮，谢轶群，顾捷晔，王嘉竞，
申请(专利权)人：南京师范大学，
类型：发明
国别省市：
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