基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统及方法

摘要

本发明公开一种基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统及方法，系统包括：编码构建模块，用于构建三维符号编码体系，为每一地理实体提供类别编码和渲染编码；三维符号管理模块，用于三维符号的构建及管理；三维场景构建模块，用于基于规则建模思想构建三维模型，并针对不同类型地物进行分模式渲染。本发明基于OSG、GDAL、SFM技术，利用测绘基础数据、三维符号编码体系以及三维符号库，通过实景三维矢量重建与三维数据可视化系统，结合编写三维仿真重构语法规则，实现参数化建模，从而提升三维场景重构生产效率，实现三维场景全要素单体符号化重构。

权利要求

1.基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统，其特征在于，包括：编码构建模块，用于构建三维符号编码体系，为每一地理实体提供类别编码和渲染编码；三维符号管理模块，用于三维符号的构建及管理；三维场景构建模块，用于基于符号化的全要素参数构建三维模型，并针对不同类型地物进行分模式渲染；针对不同类型地物进行分模式渲染进一步包括：面向单地理实体，采用点状形式表达，将单地理实体叠加式渲染加载至三维场景；

面向组合地理实体，根据噪声、分布间隔或自定义参数将线状或面状地物的分布范围均匀排列，将均匀排列的各部分以替换方式渲染加载至三维场景。

2.根据权利要求1所述基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统，其特征在于，所述类别编码采用层级分类法，编码方式为：地理要素类+土地利用类别+地理实体类别+具体地理实体；所述渲染编码与类别编码相对应，编码方式为：类别编码+种类编码+渲染函数编码+要素分布编码+符号编码。

3.根据权利要求1所述基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统，其特征在于，所述三维符号管理模块进一步包括三维符号建设单元和数据库管理单元；所述三维符号建设单元用于采用SFM算法将多角度拍摄的影像生成OBJ格式的三维符号，同时用于数据格式转换及符号编辑与优化；所述数据库管理单元用于符号体系与符号编码、文件保存和文件加载、数据修改和数据新增以及符号库的管理。

4.根据权利要求3所述基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统，其特征在于，采用SFM算法将多角度拍摄的影像生成OBJ格式的三维符号进一步包括：影像输入、特征提取、同名点匹配、稀疏点云获取、点云加密、点云编辑及点云构面。

5.根据权利要求1所述基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统，其特征在于，在分布式替换渲染过程中，采用存储节点与渲染节点拆分的方式，将加载后的三维符号存储在同一块内存中，在对不同位置的符号进行渲染时，通过访问存储节点构建渲染节点。

6.基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构方法，其特征在于，包括：

构建三维符号编码体系，为每一地理实体提供类别编码和渲染编码；

构建三维符号库，利用构建的三维符号编码体系建立三维符号库编码文件；

基于符号化的全要素参数构建三维模型，并针对不同类型地物进行分模式渲染；针对不同类型地物进行分模式渲染进一步包括：面向单地理实体，采用点状形式表达，将单地理实体叠加式渲染加载至三维场景；面向组合地理实体，根据噪声、分布间隔或自定义参数将线状或面状地物的分布范围均匀排列，将均匀排列的各部分以替换方式渲染加载至三维场景。

7.根据权利要求6所述基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构方法，其特征在于，所述方法进一步包括：根据三维符号编码体系，识别地物类别，并按照制定的鼠标交互逻辑，实现半自动参数配置及自动化分模式渲染。

8.根据权利要求6所述基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构方法，其特征在于，所述方法进一步包括：将渲染的模型节点存储至空间矢量数据文件完成数据的导出，空间矢量数据文件以点状数据进行存储，包括各模型节点的属性信息；其中，模型节点通过存储节点和渲染节点分离的方式实现在场景中同一符号存储在同一块地址中。

说明书

基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及三维场景仿真重构技术领域，尤其涉及三维场景全要素单体符号化重构，具体为一种基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统及方法。

背景技术

[0002] 现有倾斜摄影测量技术生成的实景三维模型中树木、水体、道路等重复纹理地物要素或弱纹理地物要素容易存在错误匹配点，导致实景模型效果较差。该类实景三维模型为“一张皮”表面模型，无法与实际地理实体产生一一对应，不能应用于数据修改、管理和分析中来，限制了三维场景数据的使用。此外，海量的二维测绘数据生产成果提供了大量的地理信息，而现有的实景三维产品没有对其进行充分利用，也不能对其进行数据扩充。

[0003] 经检索，公开号CN111415409A的中国专利于2020年7月14日公开了一种基于倾斜摄影的建模方法，该方法获取预设飞行区域的激光雷达点云数据和倾斜影像数据，所述激光雷达点云数据包括第一地物数据，所述倾斜影像数据包括第二地物数据；使用去除了所述第一地物数据的激光雷达点云数据构建无贴图三维模型；提取所述倾斜影像数据中的第二地物数据，并使用所述第二地物数据构建实景三维模型；将所述无贴图三维模型和实景三维模型进行融合以构建目标三维模型。该专利申请结合激光雷达和倾斜摄影技术实现高精度建模，但仍存在二维测绘数据利用率低、三维场景数据使用受限的问题。

[0004] 公开号CN107527038A的中国专利于2017年12月29日公开了一种三维地物自动提取与场景重建方法，该方法利用全球高分辨率航空影像数据和地理信息数据，对地表目标进行识别、分类和三维重建。结合全球数字高程图，实现三维地表模型的搭建。

[0005] 可见，获取准确且具有较好效果的实景模型，克服实景三维模型“一张皮”的问题仍是本领域的研究热点。

发明内容

[0006] 为克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统及方法，用以解决上述至少一个技术问题。

[0007] 根据本发明说明书的一方面，提供一种基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统，包括：编码构建模块，用于构建三维符号编码体系，为每一地理实体提供类别编码和渲染编码；三维符号管理模块，用于三维符号的构建及管理；三维场景构建模块，用于基于规则建模思想构建三维模型，并针对不同类型地物进行分模式渲染。

[0008] 上述技术方案基于OSG、GDAL、SFM技术，利用测绘基础数据、三维符号编码体系以及三维符号库，通过实景三维矢量重建与三维数据可视化系统，结合编写三维仿真重构语法规则，实现参数化建模，从而提升三维场景重构生产效率，实现三维场景全要素单体符号化重构。

[0009] 上述技术方案采用三维场景仿真重构技术对现实世界进行符号化仿真，利用符号化方法使得实景三维模型更加美观，便于相关管理部门对感兴趣区域内的建筑物数量、植被面积、照明情况等信息进行数字化分析。同时，上述技术方案提供二三维数据一体化服务，将三维地理实体数据和二维地理实体数据关联起来，便于进一步的三维数据使用。

[0010] 作为进一步的技术方案，所述类别编码采用层级分类法，编码方式为：地理要素类+土地利用类别+地理实体类别+具体地理实体；所述渲染编码与类别编码相对应，编码方式为：类别编码+种类编码+渲染函数编码+要素分布编码+符号编码。

[0011] 依据三维符号编码应符合的科学性、通用性、可拓展性等原则以及一系列现行国家标准，采用层级分类法，在地理要素分类的前提下，根据各地物的土地利用类型、地理实体类别、具体地理实体等从属类别以及地物分布渲染方式进行编码。

[0012] 作为进一步的技术方案，所述三维符号管理模块进一步包括三维符号建设单元和数据库管理单元；所述三维符号建设单元用于采用SFM算法将多角度拍摄的影像生成OBJ格式的三维符号，同时用于数据格式转换及符号编辑与优化；所述数据库管理单元用于符号体系与符号编码、文件保存和文件加载、数据修改和数据新增以及符号库的管理。

[0013] 根据试验区实景，可提供两种主要的三维符号来源：搜集以及制作。其中三维模型的制作基于SFM算法将多角度拍摄的影像生成为OBJ格式的三维符号。利用构建的三维符号编码体系建立三维符号库编码文件。与此同时，结合LibMaster三维符号库管理系统，实现符号信息的增、删、改、查功能。最终以树状符号库数据存储结构整理为覆盖面广、真实性强的三维符号库。

[0014] 作为进一步的技术方案，采用SFM算法将多角度拍摄的影像生成OBJ格式的三维符号进一步包括：影像输入、特征提取、同名点匹配、稀疏点云获取、点云加密、点云编辑及点云构面。

[0015] 针对输入的影像序列，根据其灰度信息或语义信息提取相关描述子特征，例如SIFT特征、BRIEF特征、DAISY特征等等，并基于欧式距离对上述描述子特征向量进行匹配，针对照片较多的情况，还应该采用影像排序、影像检索或影像配对等方法进行同名点搜索空间限制。由于点云建模时粗差点会严重影响到后续操作，因此，针对匹配得到的同名点，需要再采用RANSAC(Random Sample Consensus)等参数化或非参数化方法进行粗差点剔除，从而得到稀疏点云以及每张像片对应的相机传感器位姿信息。基于稀疏点云成果，以最小照片和最大覆盖原则对影像序列基于CMVS(Cluster Multi‑View Stereo)方法进行聚类，以减少稠密重建数据量，并基于PMVS(Patch‑Based Multi‑view Stereo)方法从聚类后的每部分三维模型的稀疏点云开始，在局部光度一致性和全局可见性约束下，经过匹配、扩散、过滤生成带真实颜色的稠密点云。经过手动对点云中非感兴趣区域点的删除与编辑，以及点云Mesh构面，最终得到相应的三维模型，该模型可以通过参数化配置，最终形成三维符号，加入仿真使用。

[0016] 作为进一步的技术方案，针对不同类型地物进行分模式渲染进一步包括：面向单地理实体进行单体叠加式渲染；面向组合地理实体进行分布式替换渲染。

[0017] 针对分散且独立的单地理实体，采用点状形式表达，通过单体叠加式渲染方式进行加载。

[0018] 针对由单地理实体构成的线状或面状地物，通过确定地物线状分布范围，采用分布式替换渲染，根据噪声、分布间隔或用户自定义参数均匀排列，完成线状地物渲染。对于面状地物，通过确定多边形范围，根据分布式间距或自定义参数，利用射线法原理，完成面状地物渲染。

[0019] 作为进一步的技术方案，在分布式替换渲染过程中，采用存储节点与渲染节点拆分的方式，将加载后的三维符号存储在同一块内存中，在对不同位置的符号进行渲染时，通过访问存储节点构建渲染节点。该技术方案通过渲染节点访问存储节点的方式，实现对于同一符号只需存储在同一块地址中，从而节省内存以及加载时间。

[0020] 根据本发明说明书的一方面，提供一种基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构方法，包括：

[0021] 构建三维符号编码体系，为每一地理实体提供类别编码和渲染编码；

[0022] 构建三维符号库，利用构建的三维符号编码体系建立三维符号库编码文件；

[0023] 基于规则建模思想构建三维模型，并针对不同类型地物进行分模式渲染。

[0024] 上述技术方案针对现有倾斜摄影三维模型“一张皮”的表面模型无法表征地物信息、提供属性编辑功能以及实现空间分析等问题，基于OSG、GDAL、倾斜摄影三维模型、二维地形图等，结合参数化规则进行三维符号化建模，实现实景三维矢量重建与三维数据可视化的目的，达到三维场景全要素单体符号化重构的效果，提升了三维场景重构生产效率。

[0025] 作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：根据三维符号编码体系，识别地物类别，并按照制定的鼠标交互逻辑，实现半自动参数配置及自动化分模式渲染。

[0026] 指定的鼠标交互逻辑进一步包括：用户在希望绘制目标时，通过拾取符号以进入编辑状态，编辑状态可以通过触发预设的响应事件P进入参数配置状态，而参数配置完成后，可通过左键双击进入渲染完成状态，并通过触发回退事件来重置状态，形成了地物符号编辑的状态转换图。其中，在某些情况下，用户可以在参数配置下通过触发预设的事件P进行事件追加设置，在上述方案中，该事件P被设定为了鼠标左键单击事件。

[0027] 作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：针对分散且独立的单地理实体，采用点状形式表达，通过单体叠加式渲染方式进行加载渲染；针对由单地理实体构成的线状地物，通过确定地物线状分布范围，采用分布式替换渲染，根据噪声、分布间隔或用户自定义参数均匀排列，完成线状地物渲染；对于由单地理实体构成的面状地物，通过确定多边形范围，根据分布式间距或自定义参数，利用射线法原理，完成面状地物渲染。该技术方案结合软件界面设计可视化平台开发的实景三维矢量重建与三维数据可视化系统(3DSimulator)，针对点、线、面状地理实体进行分模式渲染，提升了渲染效果。

[0028] 作为进一步的技术方案，所述方法进一步包括：将渲染的模型节点存储至空间矢量数据文件完成数据的导出，空间矢量数据文件以点状数据进行存储，包括各模型节点的属性信息；其中，模型节点通过存储节点和渲染节点分离的方式实现在场景中同一符号存储在同一块地址中。通过渲染节点与存储节点拆分且渲染节点访问存储节点的方式，实现对于同一符号只需存储在同一块地址中，从而节省内存以及加载时间。

[0029] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0030] (1)本发明基于OSG、GDAL、SFM技术，利用测绘基础数据、三维符号编码体系以及三维符号库，通过实景三维矢量重建与三维数据可视化系统，结合编写三维仿真重构语法规则，实现参数化建模，从而提升三维场景重构生产效率，实现三维场景全要素单体符号化重构。

[0031] (2)本发明采用三维场景仿真重构技术对现实世界进行符号化仿真，利用符号化方法使得实景三维模型更加美观，便于相关管理部门对感兴趣区域内的建筑物数量、植被面积、照明情况等信息进行数字化分析。

[0032] (3)本发明提供二三维数据一体化服务，将三维地理实体数据和二维地理实体数据关联起来，便于进一步的三维数据使用。

附图说明

[0033] 图1为根据本发明实施例的三维符号编码设计示意图。

[0034] 图2为根据本发明实施例的SFM方法的流程示意图。

[0035] 图3为根据本发明实施例的三维符号库管理系统主页面示意图。

[0036] 图4为根据本发明实施例的三维符号建设单元示意图。

[0037] 图5为根据本发明实施例的数据库管理单元示意图。

[0038] 图6为根据本发明实施例的单体叠加式渲染效果示意图。

[0039] 图7为根据本发明实施例的缩放和旋转后的交通信号灯效果示意图。

[0040] 图8为根据本发明实施例的沿道路整齐排列的环保垃圾桶效果示意图。

[0041] 图9为根据本发明实施例的分布式替换渲染之行树效果示意图。

[0042] 图10为根据本发明实施例的内存优化示意图。

[0043] 图11为根据本发明实施例的编辑状态转换示意图。

具体实施方式

[0044] 以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

[0045] 针对现有倾斜摄影三维模型“一张皮”的表面模型无法表征地物信息、提供属性编辑功能以及实现空间分析等问题，本发明基于OSG、GDAL、倾斜摄影三维模型、二维地形图等，结合参数化规则进行三维符号化建模，研发实景三维矢量重建与三维数据可视化系统，进而提供一种基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构系统。

[0046] 所述系统具体包括编码构建模块，用于构建三维符号编码体系，为每一地理实体提供类别编码和渲染编码；三维符号管理模块，用于三维符号的构建及管理；三维场景构建模块，用于基于规则建模思想构建三维模型，并针对不同类型地物进行分模式渲染。

[0047] 对于三维符号编码模块，依据三维符号编码应符合的科学性、通用性、可拓展性等原则以及一系列现行国家标准，采用层级分类法，在地理要素分类的前提下，根据各地物的土地利用类型、地理实体类别、具体地理实体等从属类别以及地物分布渲染方式进行编码。

[0048] 对于三维符号管理模块，其包括三维符号建设和数据库管理。根据试验区实景，可提供两种主要的三维符号来源：搜集以及制作。其中三维模型的制作基于SFM算法将多角度拍摄的影像生成为OBJ格式的三维符号。利用构建的三维符号编码体系建立三维符号库编码文件。与此同时，结合LibMaster三维符号库管理系统，实现符号信息的增、删、改、查功能。最终以树状符号库数据存储结构整理为覆盖面广、真实性强的三维符号库。

[0049] 对于三维场景构建模块，基于规则建模可以节省大量的时间和成本。结合3DSimulator系统，本发明根据地物分布设计两种渲染模式：面向单地理实体的单体叠加式渲染以及面向组合地理实体的分布式替换渲染。根据三维符号编码体系，识别地物类别，按照本方法制定的鼠标交互逻辑，实现半自动参数配置以及自动化分模式渲染。

[0050] 为使数据流在动态视觉以及静态表达状态实现切换，本发明通过结构化的管理方式进行数据和文件的存储和解析。采用空间矢量数据文件(ShapeFile文件)存储点状数据。通过渲染节点访问存储节点的方式，实现对于同一符号只需存储在同一块地址中，从而节省内存以及加载时间。

[0051] 作为一种实施方式，本发明的编码体系采用层级分类法，根据地物要素属性及从属类别逐级展开，各类之间存在并列或隶属关系，由同一类直接区分出来的各类称为同位类。具体的，编码类别根据其用地、实体类型、从属关系分为4类：包括大类、一级类、二级类、三级类。编码方式为：地理要素类(大类)+土地利用类别(一级类)+地理实体类别(二级类)+具体地理实体(三级类)。

[0052] 基于上述类别编码，设计了对应的渲染编码，制定了对应地物的渲染函数，地理要素分布以及符号编码等等。图1以行树为例，展示了本方法三维符号编码形式。

[0053] 作为一种实施方式，本方法制作三维符号采用SFM算法将多角度拍摄的影像生成为OBJ格式的三维符号，其制作流程如图2所示。

[0054] 针对输入的影像序列，根据其灰度信息或语义信息提取相关描述子特征例如SIFT特征、BRIEF特征、DAISY特征等等，并基于欧式距离对上述描述子特征向量进行匹配，针对照片较多的情况，还应该采用影像排序、影像检索、或影像配对等方法进行同名点搜索空间限制。由于点云建模时粗差点会严重影响到后续操作，因此，针对匹配得到的同名点，需要再采用RANSAC(Random Sample Consensus)等参数化和非参数化方法进行粗差点剔除，从而得到稀疏点云已经每张像片对应的相机传感器位姿信息。基于稀疏点云成果，以最小照片和最大覆盖原则对影像序列基于CMVS(Cluster Multi‑View Stereo)方法进行聚类，以减少稠密重建数据量，并基于PMVS(Patch‑Based Multi‑view Stereo)方法从聚类后的每部分三维模型的稀疏点云开始，在局部光度一致性和全局可见性约束下，经过匹配、扩散、过滤生成带真实颜色的稠密点云。经过手动对点云中非感兴趣区域点的删除与编辑，以及点云Mesh构面，最终得到相应的三维模型，该模型可以通过参数化配置，最终形成三维符号，加入仿真使用。

[0055] 针对多源符号数据，本发明开发的LibMaster三维符号库管理系统(主页面如图3所示)从数据库管理以及三维符号建设入手设计算法，具体功能如图4和图5所示。

[0056] 数据库管理主要包括了符号体系和符号编码的建设内容，用户应该根据上述的类别编码体系，为符号赋予给定的编码，便于后续渲染和数据分析；文件保存和文件加载功能主要包括了对OBJ、OSG、3DS等格式三维符号的数据解析、数据渲染、数据加载和数据保存；数据修改和数据新增功能主要指对已有三维符号库的增、删、改、查等相关操作；符号库的管理与维护功能主要包括了对三维符号库文件的解析、显示和保存。

[0057] 三维符号建设主要包括三维符号制作，基于SFM算法将多角度拍摄的影像制作为OBJ格式的三维符号；数据格式转换功能，根据对数据的重解析和再整合，优化已有数据的冗余存储结构，加快模型节点访问速度；符号编辑与优化功能，针对计算机视觉领域的长度单位和Z轴方向与地学领域不同的问题，提供了旋转、平移、缩放等功能，并且对物体部件的散射光、阴影光、高光颜色进行调整，从而更加贴切地表达该地物的材质形态和物理特性。

[0058] 本发明基于规则建模的思想是定义规则，反复优化设计，以创造更多的细节。当有大量的模型创造和设计时，基于规则建模可以节省大量的时间和成本。通过参数化配置三维模型，使三维模型展示效果更好。

[0059] 结合3DSimulator系统，本发明设计两种模式针对不同类型地物进行分模式渲染。

[0060] 1)面向单地理实体的单体叠加式渲染

[0061] 针对分散且独立的单地理实体，采用点状形式表达，通过单体叠加式渲染方式进行加载。以独立树为例，其渲染过程如图6所示。

[0062] 为了满足三维场景中地理实体位姿的多样性，针对单地理实体的旋转、缩放需求，系统充分结合了鼠标滚轮、鼠标平移事件，表达地理实体在不同参数下的形态变化。以交通信号灯为例，不同大小和朝向的模型渲染效果如图7所示。

[0063] 针对环保垃圾桶等接近线状分布的道路附属地物，为了确保不同地理实体之间的整齐性，要求用户在操作使用的过程中提供道路的主方向作为地理实体摆放的锚定方向，从而地理实体可以整齐地排列在道路两侧，具体渲染效果如图8所示。

[0064] 值得注意的是，虽然足球场、广场等地物要素占地面积较广，但本身均为规则形状地物，仍应该看做单地理实体而不是区域地理实体进行渲染。

[0065] 2)面向组合地理实体的分布式替换渲染

[0066] 针对由单地理实体构成的线状或面状地物，如行树、草地等植被区域，通过确定地物线状分布范围，采用分布式替换渲染，根据噪声、分布间隔或用户自定义参数均匀排列，完成线状地物渲染。对于面状地物，通过确定多边形范围，根据分布式间距或自定义参数，利用射线法原理，完成面状地物渲染。以行树为例，分布式渲染效果如图9所示。

[0067] 分布式替换渲染带来更高的美观性和整齐性的同时，也会造成冗余的内存占用，为了解决这一问题，本方法采用了存储节点和渲染节点拆分的方法，加载后的符号被存储在同一块内存中，而对不同位置的该符号进行渲染时，则访问该存储节点构建渲染节点，通过内存互访问的方法，使用同一块地址存储所有该类别符号，从而节约内存占用。其示意图如图9所示。

[0068] 此外，本发明根据参数化规则建模，依赖于制定的鼠标交互逻辑。

[0069] 具体地，在编辑模式下，点、线、面状地物的绘制逻辑如图11所示。用户在希望绘制目标时，需要通过拾取符号以进入编辑状态，编辑状态可以通过触发预设的响应事件P进入参数配置状态，而参数配置完成后，可以通过左键双击进入渲染完成状态，并通过触发回退事件来重置状态，形成了地物符号编辑的状态转换图。其中，在某些情况下，用户可以在参数配置下通过触发预设的事件P进行事件追加设置，在本发明中，该事件P被设定为了鼠标左键单击事件。

[0070] 使用本发明仿真重构技术采集后的地物符号能够详实地描述三维场景中的地理实体分布情况和地理位置信息，但是在存储过程中，地物符号的数据量极大，冗余信息极多；整合后的地物符号数据也不便于进一步的查看、修改、分析和管理；海量地物符号的导入导出效率极低，极大地限制了三维场景仿真重构技术的灵活性。

[0071] 因此，本发明通过结构化的管理方式进行数据和文件的存储和解析。通过将渲染的模型节点存储至空间矢量数据文件完成数据的导出。空间矢量数据文件以点状数据进行存储，包括各模型节点的地理坐标(X，Y，Z)、编码、朝向以及大小等属性信息，有利于三维仿真场景数据的地理空间分析，实现渲染符号的增、删、改、查操作。其中，模型节点通过存储节点和渲染节点分离的方式实现在场景中同一符号只需存储在一块地址中，从而使得矢量文件的数据量小，便于大场景下模型渲染的数据管理。

[0072] 一方面，结构化存储的地理实体数据库对地物符号进行分类存储，便于对数据库执行相关增、删、改、查操作，大大提高了数据库使用的灵活性；另一方面，结构化存储的地理实体数据库组织结构紧凑，数据量压缩程度高，而本发明采用的如图10所示的存储节点和渲染节点拆分的内存管理策略使得软件对该数据库数据的解析效率大大提高；结构化数据库的高度组织紧凑性还体现在了后续不同应用的分析管理功能中，用户可以快速获取到某类地物在某地区的分布情况，便于对国土资源的数据分析和规划管理。

[0073] 根据本发明说明书的一方面，还提供一种基于全要素参数符号化的三维场景仿真重构方法，包括：

[0074] 构建三维符号编码体系，为每一地理实体提供类别编码和渲染编码；

[0075] 构建三维符号库，利用构建的三维符号编码体系建立三维符号库编码文件；

[0076] 基于规则建模思想构建三维模型，并针对不同类型地物进行分模式渲染。

[0077] 该方法针对现有倾斜摄影三维模型“一张皮”的表面模型无法表征地物信息、提供属性编辑功能以及实现空间分析等问题，基于OSG、GDAL、倾斜摄影三维模型、二维地形图等，结合参数化规则进行三维符号化建模，实现实景三维矢量重建与三维数据可视化的目的，达到三维场景全要素单体符号化重构的效果，提升了三维场景重构生产效率。

[0078] 该方法根据三维符号编码体系，识别地物类别，并按照制定的鼠标交互逻辑，实现半自动参数配置及自动化分模式渲染。

[0079] 指定的鼠标交互逻辑进一步包括：用户在希望绘制目标时，通过拾取符号以进入编辑状态，编辑状态可以通过触发预设的响应事件P进入参数配置状态，而参数配置完成后，可通过左键双击进入渲染完成状态，并通过触发回退事件来重置状态，形成了地物符号编辑的状态转换图。其中，在某些情况下，用户可以在参数配置下通过触发预设的事件P进行事件追加设置，在上述方案中，该事件P被设定为了鼠标左键单击事件。

[0080] 所述方法进一步包括：针对分散且独立的单地理实体，采用点状形式表达，通过单体叠加式渲染方式进行加载渲染；针对由单地理实体构成的线状地物，通过确定地物线状分布范围，采用分布式替换渲染，根据噪声、分布间隔或用户自定义参数均匀排列，完成线状地物渲染；对于由单地理实体构成的面状地物，通过确定多边形范围，根据分布式间距或自定义参数，利用射线法原理，完成面状地物渲染。该技术方案结合软件界面设计可视化平台开发的实景三维矢量重建与三维数据可视化系统(3DSimulator)，针对点、线、面状地理实体进行分模式渲染，提升了渲染效果。

[0081] 所述方法进一步包括：将渲染的模型节点存储至空间矢量数据文件完成数据的导出，空间矢量数据文件以点状数据进行存储，包括各模型节点的属性信息；其中，模型节点通过存储节点和渲染节点分离的方式实现在场景中同一符号存储在同一块地址中。通过渲染节点与存储节点拆分且渲染节点访问存储节点的方式，实现对于同一符号只需存储在同一块地址中，从而节省内存以及加载时间。

[0082] 本发明方法在倾斜摄影测量工作产品以及二维矢量数据等的支撑下，涉及基于影像读写库(GDAL，Geospatial Data Abstraction Library)以及三维模型数据渲染、编辑、管理引擎(OSG，OpenSceneGraph)等第三方库三维场景全要素单体符号化重构的算法，具体的，结合冯氏光照模型、三维GIS分析以及SFM三维建模技术等，提升三维符号模型基本视觉变量以及动态视觉变量质量，实现三维场景高效配置渲染。

[0083] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

[0084] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。