本文選題：三維地圖 + 線要素注記　； 參考：《南京大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：地圖注記作為地圖的一個重要組成部分可以幫助使用者快速地建立圖上要素與現(xiàn)實地理對象之間的聯(lián)系,并為使用者提供在現(xiàn)實世界無法直接獲取的信息,例如標(biāo)注地塊的面積、道路的長度等信息。地圖注記的自動放置是地圖學(xué)領(lǐng)域的一個重要研究問題。地圖注記自動放置算法在為每一個地理要素確定其文字注記在地圖上的位置時,需要確保注記與所標(biāo)注地理要素之間的關(guān)聯(lián)性易于辨識,并避免地圖注記之間的重疊。三維地圖的注記放置問題與傳統(tǒng)的二維地圖相比,面臨更為復(fù)雜的情況。在三維地圖中,地形的起伏、各類三維人工構(gòu)筑物會對注記文字產(chǎn)生遮擋。視點在三維空間內(nèi)的任意變換,會改變注記間的透視關(guān)系,影響其在屏幕空間上的相對位置,因而難以在預(yù)處理階段計算出注記間潛在的沖突關(guān)系。此外,對于三維線狀要素,注記文字必須保持沿線分布,但線要素的走向改變會引起注記文字朝向的變化,進而影響注記的可讀性。線要素在三維空間的深度延展,導(dǎo)致視點與線要素的不同部位之間具有不同的距離,這對注記參考線不同部位的細節(jié)層次提出了有差異的要求。本研究在國家自然科學(xué)基金面上項目"典型二維矢量地圖要素在三維地形表面的貼合渲染算法研究"(41371365)的支持下提出了一種三維交互地圖中線要素文字注記的放置算法。既參考傳統(tǒng)二維地圖注記的放置策略,也考慮三維地圖場景的特殊性,制定了三維地圖線要素注記的放置規(guī)則。進一步地,實現(xiàn)了一個快速的三維地圖線要素文字注記放置的算法框架。在預(yù)處理階段,通過內(nèi)插高程點將注記參考線貼合到起伏的地形表面,并生成靜態(tài)的注記參考線層次樹結(jié)構(gòu)。在場景渲染過程中,借助于該注記參考線層次樹結(jié)構(gòu),動態(tài)生成視點相關(guān)的注記參考線。然后對其執(zhí)行視錐體裁剪,基于陰影圖算法實現(xiàn)遮擋裁剪,解決地形與建筑物的 遮擋問題,進行單調(diào)性分割等。在去除過短的注記參考線段之后,將其投影至屏幕空間,在屏幕空間上使用一個無回溯的圖著色算法處理注記之間的沖突問題。實驗結(jié)果表明本研究提出的三維地圖線要素注記自動放置算法生成的注記放置方案能夠適應(yīng)不同視距以及觀察角度的變化,注記朝向可以很好反映出線要素的走向,當(dāng)注記參考線過度曲折時,可以自動將注記參考線分割為多段處理,有效解決了地形對注記的遮擋以及注記之間的沖突問題,并能夠滿足三維地圖應(yīng)用程序的實時交互需求。
[Abstract]:As an important part of a map, map notation can help users quickly establish links between the elements of a map and real geographic objects and provide users with information that is not directly accessible in the real world. Such as marking the land area, road length and other information. The automatic placement of map notes is an important research problem in the field of cartography. When determining the location of each geographical element on the map, the automatic placement algorithm needs to ensure that the correlation between the annotated and marked geographical elements is easy to identify, and to avoid the overlap between the annotated map. Compared with the traditional two-dimensional map, the problem of three-dimensional map is more complicated. In three-dimensional maps, the ups and downs of the terrain, all kinds of three-dimensional artificial structures will block the annotated text. Any transformation of viewpoint in 3D space will change the perspective relationship between notes and affect the relative position in screen space, so it is difficult to calculate the potential conflict relationship between notes in the preprocessing stage. In addition, for three dimensional linear elements, note characters must be distributed along the line, but the change of line elements will cause changes in the direction of the notes, and then affect the readability of the notes. The depth extension of line elements in three dimensional space leads to different distance between viewpoint and different parts of line elements, which puts forward different requirements for the details of different parts of the reference line. Supported by the National Natural Science Foundation of China (NSFC) project, "A study on the matching rendering algorithm of typical 2-D Vector Map elements on 3D terrain Surface", this paper presents an algorithm for placing the text of line elements in 3D interactive maps. By referring to the placement strategy of the traditional two-dimensional map notation and considering the particularity of the 3D map scene, the rules of placing the elements of the 3D map line are established. Furthermore, a fast algorithm framework for text annotation and placement of line elements in three-dimensional maps is implemented. In the preprocessing stage, the reference line is fitted to the topographic surface by interpolation of elevation points, and a static hierarchical tree structure of the reference line is generated. In the process of scene rendering, the reference line is dynamically generated with the help of the hierarchical tree structure of the note reference line. Then the visual cone clipping is performed, the shading is realized based on the shadow map algorithm, the occlusion problem between the terrain and the building is solved, and the monotonic segmentation is carried out. After removing the short reference line segment, it is projected to the screen space, and a graph coloring algorithm without backtracking is used to deal with the conflict between the notes. The experimental results show that the new method can adapt to the change of different visual distance and observation angle, and the direction of note can well reflect the trend of line element. When the note reference line is too tortuous, the reference line can be automatically divided into multi-section processing, which effectively solves the problem of terrain occlusion and conflict between notes, and can meet the real-time interactive requirements of 3D map applications.
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：P208;P283

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本文編號：1886590