[发明专利]基于三维数字地球的物理仿真系统及其使用方法在审

专利信息
申请号: 201910326506.4 申请日: 2019-04-23
公开(公告)号: CN110163964A 公开(公告)日: 2019-08-23
发明(设计)人: 王辉;占伟伟;蒉露超;王小芦;袁思佳;刘加银;李瑶;周传龙;赵鹏;李彩萍;朱皓俊;李海东;周晓明;毛彦清;畅磊 申请(专利权)人: 中国电子科技集团公司第二十八研究所;北京市遥感信息研究所
主分类号: G06T17/05 分类号: G06T17/05;G06T17/10;G06T13/20;G06F17/50
代理公司: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 向文
地址: 210003 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 数字地球 物理仿真 三维 可视化 物理状态 引擎 尺度 地理信息数据 场景 场景编辑 地球表面 地球曲率 动画场景 仿真能力 技术结合 计算能力 快速构建 三维模拟 物理实体 物理属性 物理引擎 显示功能 显示平台 综合考虑 全球 流程化 军事演习 编辑部 地表 地球 部署 分析 管理
【说明书】:

发明公开了一种基于三维数字地球的物理仿真系统及其使用方法,其系统包括三维数字地球、可视化场景编辑和物理仿真引擎:三维数字地球部分提供对地球的三维模拟仿真能力,具备对全球地理信息数据的管理、组织与显示功能,是整个物理仿真系统的基础显示平台;可视化场景编辑部分提供对物理实体的流程化编辑,以可视化的方式,实现动画场景与物理属性的快速构建与设定;物理仿真引擎部分提供适用于全球尺度的物理状态分析与计算能力。本发明将三维数字地球与物理引擎技术结合,综合考虑地球表面地表起伏形态与地球曲率因素,从而可实现三维数字地球中局部至全球不同尺度场景内物理状态的真实表达,为军事演习等提供了演练部署平台。

技术领域

本发明涉及物理仿真与三维地理信息系统技术领域,具体涉及一种基于三维数字地球的物理仿真系统及其使用方法。

背景技术

三维数字地球以多源遥感影像、矢量地形图、数字高程模型、三维数字城市模型、倾斜摄影模型、街景影像数据等海量多源地理信息数据为基础,实现对地球表面地形地貌的多尺度多角度三维可视化表达,具备对日、月、云、星空、海洋、雨雪雷电等自然对象与自然状态的模拟仿真能力。结合网络通信、虚拟现实、大数据分析等技术,可在城市规划、作战演习、国土安全等多领域提供辅助分析决策的能力。

物理引擎技术是使用计算机实现对物理实体之间物理状态与物理属性计算的技术。现今,物理引擎技术已在游戏领域得到广泛应用,可实现刚体、柔体等特性模拟,但是,应用场景多局限于小规模平面区域,未深入结合全球大范围尺度,未曾考虑地球曲率因素与真实地表起伏因素。

三维数字地球具备场景尺度大、运动模拟复杂、表达多样性等特点,并且,现有三维数字地球系统以静态展现各尺度场景为主,辅以三维动画与特效,可实现对各种地理空间信息数据的静态展现和分析,以及动态场景的直白描述。其中,动态场景描述无法表达地球表面物理实体之间的作用关系,在实际应用中仅具备简单描述动态场景能力,不具备辅助分析功能,表达单调且不符合现实情况。同时,现有的物理引擎技术仅适用于局部平面场景,例如商业游戏中人物与墙面之间的碰撞等,不适用与全球尺度范围内球体表面物理实体间物理关系的计算与可视化表达。

发明内容

发明目的:为了克服现有技术中存在的不足,提供一种基于三维数字地球的物理仿真系统及其使用方法,其将三维数字地球与物理引擎技术结合,综合考虑地球表面地表起伏形态与地球曲率因素,从而可实现三维数字地球中局部至全球不同尺度场景内物理状态的真实表达。

技术方案:为实现上述目的,本发明提供一种基于三维数字地球的物理仿真系统,包括三维数字地球、可视化场景编辑和物理仿真引擎。

所述三维数字地球部分提供对地球的三维模拟仿真能力,具备对全球地理信息数据的管理、组织与显示功能,是整个物理仿真系统的基础显示平台。

所述可视化场景编辑部分提供对物理实体的流程化编辑,以可视化的方式,实现动画场景与物理属性的快速构建与设定,而达到无需修改代码即可构建新场景的能力。

所述物理仿真引擎部分提供适用于全球尺度的物理状态分析与计算能力,提供多种典型的物理算法,是整个系统具备物理特性的基础。

进一步地,所述三维数字地球部分包括以下功能模块:

数据管理与组织部分主要负责地理信息数据的管理,数据包括矢量数据、影像数据、数字高程模型数据、街景数据、倾斜摄影模型数据等,提供高效的组织形式,实现场景的快速调度;

地理信息分析部分提供典型的地理信息系统领域分析功能,包括可视与分析、导航规划、缓冲区分析等;

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