[发明专利]一种大规模时空点数据LOD绘制方法及装置

说明书

本发明公开了一种大规模时空点数据LOD绘制方法及装置，所述方法包括：将层次编码索引与可视化查询参数结合，从数据库中范围查询与调度数据；确定绘制范围并根据其比例尺与边界坐标值，计算聚类统计中一个像素单元的大小规格，再统计每个像素包含的点要素个数，作为图像像素的聚类统计信息；对聚类统计数据进行预处理操作，生成统计直方图与直方图的横坐标值数组，二者再对聚类统计数据进行插值计算；设置颜色映射步长与映射取值范围，计算各个插值数据对应的像素位置的RGB映射值，作为像素绘制的颜色信息进行热力图渲染。本发明可以实现矢量地图中超大规模时空点要素LOD的高性能绘制。

技术领域

本发明涉及地理信息系统（GIS）、计算机辅助设计（CAD）、计算机地图制图（CAC），导航地图、电子地图、手机地图领域，尤其涉及一种大规模时空点数据LOD绘制方法及装置。

背景技术

地图可视化一直是现代地图学的核心，地图可视化方法的性能和质量对高交互的制图和分析具有重要意义。大数据时代的到来，使得当前可视化方法难以应对矢量数据的海量性和复杂性带来的地图高交互性和数据查询与交互的挑战，大规模时空点数据绘制所涉及的空间索引技术、LOD（Level of Detail，细节层次）技术等方面的研究较为缺乏。

当前常见的点数据绘制方法包括基于OpenGL的图形绘制、GPU环境下的多种符号绘制、CPU与GPU协同绘制方式。基于OpenGL的图形绘制方法，能利用OpenGL高效的图形绘制性能提高矢量数据地图符号的绘制效率，并且总结了GPU环境符号绘制问题，但针对多种符号的绘制方法会造成渲染速度的降低，以及产生一定的符号变形。GPU环境下的多种符号绘制方法，优化了点符号的渲染方法，并通过内插V形折线、利用几何着色器等方式，实现了多种符号类型的绘制，但仅仅支持简单的符号绘制。CPU与GPU协同绘制方法，能够提升矢量数据的渲染效率，尤其是三维符号的渲染，但考虑范围局限于CPU与GPU环境如何支持符号样式的绘制，并未考虑可视化矢量数据的数据组织形式与要素符号化之间的关系。目前还未形成一个高效率、高质量且考虑矢量数据组织形式的大规模时空点对象LOD绘制方法。

发明内容

发明目的：为了解决当前大规模矢量数据带来的地图可视化效率低、渲染技术未考虑矢量数据组织形式的问题，本发明提供一种超大规模时空点数据LOD绘制方法及装置，实现点要素LOD的大规模高性能渲染。

技术方案：根据本发明的第一方面，一种大规模时空点数据LOD绘制方法，包括以下步骤：

（1）基于点区域四叉树，以索引节点存储层次编码和要素统计信息，构建层次编码点区域四叉树索引，计算可视化查询参数并结合层次编码，在数据库中进行数据的范围查询与调度；

（2）根据数据范围查询结果确定绘制范围，根据绘制范围边界坐标和比例尺确定一个像素单元在聚类统计中的长宽值，统计每个像素包含的点要素个数，作为像素的聚类统计信息；

（3）将聚类统计信息视为栅格数据，通过预处理操作生成栅格数据的归一化统计直方图和直方图横坐标值数组，利用归一化统计直方图和直方图横坐标值数组对栅格数据进行插值计算；

（4）以预设的颜色映射步长和映射取值范围计算各个插值数据对应的像素位置的RGB映射值，作为像素绘制的颜色信息进行热力图渲染。

进一步地，所述步骤（1）中，计算可视化参数包括计算像素比例尺、包围盒；在数据库中进行数据的范围查询与调度时，以像素比例尺作为查询调度的筛选条件，当节点尺度小于等于像素比例尺时，以单个点数据和统计信息来代表点要素结果集，而不进行子节点的数据查询与调度。

进一步地，所述步骤（2）包括以下步骤：

（2.1）判断当前显示窗口与数据集的最小包围盒是否相交，若不相交，则不进行绘制更新；若相交，则取相交区域为绘制范围，基于绘制范围的最大和最小横纵坐标值及其比例尺，计算像素聚类时一个像素单元所具有的长宽值；