一种面向浏览器端全球态势图的复杂区域生成与显示方法与流程

本发明涉及浏览器端webgis几何处理、态势标绘与地图渲染领域，尤其涉及一种基于cesiumjs二次研发形成的面向浏览器端全球态势图的复杂区域生成与显示方法。

背景技术：

1、地理信息可视化技术广泛应用于全球态势推演、空域海域监控等业务场景，一般通过桌面端gis、专业制图软件或浏览器端webgis实现。在桌面端gis或专业制图软件中，复杂面裁剪、拓扑修复、投影转换和跨经线处理能力已经相对成熟，且通常可以依赖本地计算资源、专用几何引擎或离线预处理流程；但在浏览器端webgis中，依托浏览器三维地图引擎实现区域轮廓的加载与渲染，在处理跨反经线区域、凹多边形、8字形、五角星、自相交轮廓以及其他难以由普通凸多边形直接稳定表达的复杂区域图形时，容易出现区域填充缺失、大面积异常面片、边界线条错乱、几何构造报错等一系列可视化异常问题。为解决可视化异常问题，现有方案一般在渲染前对上述复杂区域执行拓扑拆分，将单条自相交闭合轮廓切割为多条无自相交的简单闭合子环，但是当前常规拆分方案存在以下工程缺陷：

2、第一，跨反经线区域容易出现经度跳变问题。地理坐标经度取值范围为[-180°,180°]，当区域边界跨越±180°反经线时，原始点位序列会出现179°直接跳转至-179°的数值突变，若直接基于原始经度开展自相交检测，算法会将跨越反经线的正常长边误判为线段相交，产生大量虚假相交点，造成错误拆分；现有手段缺少一套适配全球场景的经度校正机制区分真实自相交与跨经线数值跳变。

3、第二，拓扑拆分与末端渲染预处理流程耦合混乱。部分方案将反经线过渡点提前插入轮廓序列参与自相交检测与拓扑拆分，反经线过渡点属于渲染阶段临时生成的辅助点位，提前参与拓扑运算会引入额外交点，改变原始轮廓拓扑结构，导致拆分结果失真，区域边界形状发生畸变。而将过渡点后置至渲染末端生成的方案，缺少完整的数据链路支撑，无法与自相交拆分、平滑处理流程顺畅配合。

4、第三，拆分后容易产生大量微小碎片子环。自相交轮廓解缠绕、分割运算完成后，经常生成点位过少、包围区域极小的无效碎环，无效碎环不具备可视化价值，但依然会参与后续坐标转换与三角面片构建，持续占用浏览器算力资源，降低大规模态势要素的渲染帧率，严重时引发前端内存占用过高、渲染卡顿。

5、第四，二维场景与三维球面场景缺乏统一的数据处理链路。二维平面视图、三维球面视图对坐标格式、边界处理逻辑要求不同，现有技术大多采用两套相互独立的数据处理逻辑，重复执行坐标转换、边界插值运算，代码复用率低；同时缺少标准化的多边形层级结构作为中间载体，难以实现一套轮廓数据源适配双场景渲染输出。

6、除此之外，传统方案在点位坐标管理上时序设计不合理，高程信息插入时机不清晰。部分方案在拓扑运算阶段即强制配置高程，增大自相交检测计算量；还有方案延迟至渲染阶段动态添加高程，造成二维、三维分支逻辑重复。如何在不干扰平面拓扑运算的前提下合理引入高程信息，形成统一的经纬高坐标序列，也是现有技术亟待优化的技术痛点。

7、因此，亟需提出一种面向浏览器端全球态势图的复杂区域生成与显示方法，实现跨反经线经度校正、自相交轮廓拓扑拆分、无效碎环过滤、二维场景与三维场景差异化适配，同时规范高程信息注入时序与反经线过渡点生成时机，克服现有技术中轮廓渲染错乱、拓扑拆分失真、前端渲染开销大、多场景适配性差等缺陷。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种面向浏览器端全球态势图的复杂区域生成与显示方法，解决现有技术容易混淆跨反经线经度跳变与真实轮廓自相交、拓扑拆分结果失真、存在大量无效碎片子环、反经线过渡点时序配置不当等导致复杂区域轮廓渲染异常和浏览器渲染开销较高的问题。

2、为了解决上述技术问题，本发明实施例第一方面公开了一种面向浏览器端全球态势图的复杂区域生成与显示方法，其特征在于，所述方法包括：

3、s1，获取待显示区域轮廓定位点序列；所述待显示区域轮廓定位点序列包括n个定位点坐标；所述定位点坐标包括经度数值和纬度数值；n为大于等于3的整数；

4、s2，对所述待显示区域轮廓定位点序列进行经度序列连续展开校正处理，得到待显示区域轮廓定位点校正序列；

5、s3，基于所述待显示区域轮廓定位点校正序列，进行平面自相交检测，得到自相交检测判断结果；

6、当所述自相交检测判断结果为否时，对所述待显示区域轮廓定位点校正序列进行转换处理，得到第一标准化多边形层级结构集，执行s6；

7、当所述自相交检测判断结果为是时，执行s4;

8、s4，对所述待显示区域轮廓定位点校正序列进行自相交拆分处理，得到可渲染闭合子环集；

9、s5，对所述可渲染闭合子环集进行转换处理，得到第二标准化多边形层级结构集；

10、s6，对所述第一标准化多边形层级结构集或所述第二标准化多边形层级结构集进行输出场景适配处理，得到可渲染图形；

11、s7，对所述可渲染图形进行填充渲染处理，得到待显示区域图像。

12、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述待显示区域轮廓定位点序列进行经度序列连续展开校正处理，得到待显示区域轮廓定位点校正序列，包括：

13、s21，遍历所述待显示区域轮廓定位点序列的所有定位点坐标，计算当前定位点坐标的经度数值与前相邻定位点坐标的经度数值的差值，得到经度差值序列；

14、s22，利用经度序列连续展开校正模型，对所述经度差值序列和所述待显示区域轮廓定位点序列进行处理，得到待显示区域轮廓定位点校正序列；

15、所述经度序列连续展开校正模型的表达式为：

16、

17、式中，为所述待显示区域轮廓定位点序列第i个定位点的经度数值；为所述待显示区域轮廓定位点校正序列第i个定位点的经度数值；为所述经度差值序列的第i个经度差值。

18、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述基于所述待显示区域轮廓定位点校正序列，进行平面自相交检测，得到自相交检测判断结果，包括：

19、s31，基于所述待显示区域轮廓定位点校正序列，构建得到待显示区域轮廓线段集；

20、s32，对所述待显示区域轮廓线段集进行选取配对处理，得到待检测线段对集；所述待检测线段对集包括若干组待检测线段对；

21、s33，遍历所述待检测线段对集的所有待检测线段对，判断每一组待检测线段对是否在线段中部相交，得到若干个线段对相交判断结果；

22、若所有线段对相交判断结果都为否，得到自相交检测判断结果为否；

23、若至少存在一个线段对相交判断结果为是，得到自相交检测判断结果为是。

24、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述待显示区域轮廓定位点校正序列进行自相交拆分处理，得到可渲染闭合子环集，包括：

25、s41，基于所述待显示区域轮廓定位点校正序列，构建得到待显示区域轮廓；

26、s42，基于所述待显示区域轮廓，采集得到共享交点集；所述共享交点集包括若干个共享交点；

27、s43，判断所述共享交点集的共享交点数量是否等于1，得到共享交点数量判断结果；

28、当所述共享交点数量判断结果为是时，执行s44；

29、当所述共享交点数量判断结果为否时，执行s45；

30、s44，对所述待显示区域轮廓进行双叶拆分处理，得到可渲染闭合子环集；

31、s45，对所述待显示区域轮廓进行解缠绕拆分处理，得到所述可渲染闭合子环集。

32、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述待显示区域轮廓进行双叶拆分处理，得到可渲染闭合子环集，包括：

33、s441，基于所述共享交点集，对所述待显示区域轮廓进行拓扑切割处理，得到2个待显示区域子轮廓；

34、s442，以所述共享交点集的共享交点为序列起始点，分别提取所述2个待显示区域子轮廓的定位点，得到2个待显示区域子轮廓定位点校正序列；

35、s443，对所述2个待显示区域子轮廓定位点校正序列进行锚点平滑处理，得到可渲染闭合子环集。

36、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述待显示区域轮廓进行解缠绕拆分处理，得到所述可渲染闭合子环集，包括：

37、s451，基于所述共享交点集，对所述待显示区域轮廓进行拓扑切割处理，得到待显示区域子轮廓集；所述待显示区域子轮廓集包括若干个待显示区域子轮廓；

38、s452，以所述共享交点集的共享交点为序列起始点，分别提取所述待显示区域子轮廓集的待显示区域子轮廓定位点，得到第一待显示区域子轮廓定位点校正序列集；

39、s453，对所述第一待显示区域子轮廓定位点校正序列集进行筛选处理，得到第二待显示区域子轮廓定位点校正序列集；

40、s454，对所述第二待显示区域子轮廓定位点校正序列集进行锚点平滑处理，得到所述可渲染闭合子环集。

41、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述可渲染闭合子环集进行转换处理，得到第二标准化多边形层级结构集，包括：

42、s51，对所述可渲染闭合子环集和预设的定位点高程数值信息进行融合处理，得到附加高程数值的可渲染闭合子环集；

43、s52，对所述附加高程数值的可渲染闭合子环集进行定位点坐标信息封装处理，得到第二标准化多边形层级结构集。

44、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述第一标准化多边形层级结构集或第二标准化多边形层级结构集进行输出场景适配处理，得到可渲染图形，包括：

45、s61，对输出场景进行识别处理，得到输出场景识别结果；所述输出场景识别结果为二维场景或三维场景；

46、当所述输出场景识别结果为二维场景时，执行s62；

47、当所述输出场景识别结果为三维场景时，执行s63；

48、s62，对所述第一标准化多边形层级结构集或第二标准化多边形层级结构集进行二维视图坐标转换处理，得到可渲染图形；

49、s63，对所述第一标准化多边形层级结构集或第二标准化多边形层级结构集进行三维视图坐标转换处理，得到所述可渲染图形。

50、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述对所述第一标准化多边形层级结构集或所述第二标准化多边形层级结构集进行二维视图坐标转换处理，得到可渲染图形，包括：

51、s621，对所述第一标准化多边形层级结构集或所述第二标准化多边形层级结构集进行定位点坐标经度数值还原处理，得到经纬高定位点坐标序列集；

52、s622，基于所述经纬高定位点坐标序列集，进行跨反经线判断，得到跨反经线判断结果；

53、当所述跨反经线判断结果为否时，对所述经纬高定位点坐标序列集进行坐标转换处理，得到第一世界坐标序列集，执行s626；

54、当所述跨反经线判断结果为是时，执行s623；

55、s623，基于所述经纬高定位点坐标序列集，进行反经线过渡点坐标计算，得到反经线过渡点集；

56、s624，对所述经纬高定位点坐标序列集和所述反经线过渡点集进行融合处理，得到复合经纬高定位点坐标序列集；

57、s625，对所述复合经纬高定位点坐标序列集进行坐标转换处理，得到第二世界坐标序列集；

58、s626，基于所述第一世界坐标序列集或所述第二世界坐标序列集，构建得到可渲染图形。

59、作为一种可选的实施方式，在本发明实施例第一方面中，所述基于所述经纬高定位点坐标序列集，进行反经线过渡点坐标计算，得到反经线过渡点集，包括：

60、s6231，对所述经纬高定位点坐标序列集进行跨反经线定位点提取处理，得到跨反经线定位点对集；所述跨反经线定位点对集包括m个跨反经线定位点对，m为大于等于1的整数；

61、所述跨反经线定位点对集的表达式为：

62、

63、

64、

65、式中，p为所述跨反经线定位点对集；为所述跨反经线定位点对集的第i对定位点；为的经纬高坐标，为经度数值，为纬度数值，为高程数值；为的经纬高坐标，为经度数值，为纬度数值，为高程数值；

66、s6232，对所述跨反经线定位点对集进行经纬高差值比例计算处理，得到反经线过渡点集；所述反经线过渡点集包括m个反经线过渡点，m为大于等于1的整数；

67、所述反经线过渡点集的表达式为：

68、

69、

70、

71、

72、式中，q为所述反经线过渡点集；为所述反经线过渡点集的第i个反经线过渡点；为的经纬高坐标，180°为经度数值，为纬度数值，为高程数值，t为线性经度插值比例系数，取值范围为[0,1]。

73、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：本发明公开了一种面向浏览器端全球态势图的复杂区域生成与显示方法，采用经度序列连续展开校正模型对轮廓定位点的经度进行校正，能够有效区分跨反经线造成的经度跳变与线段真实相交现象，避免产生虚假自相交判定结果；基于校正后的坐标开展平面自相交检测，依据自相交交点数量，采用双叶拆分或解缠绕拆分方案对自相交轮廓实施拓扑切割，并结合锚点平滑处理得到规整的可渲染闭合子环集；转换处理阶段统一融合高程信息，筛选剔除微小无效碎片子环，构建标准化多边形层级结构集；场景适配流程区分二维场景与三维场景开展差异化处理，仅在二维视图渲染末端插值生成反经线过渡点，该类过渡点不参与前期拓扑运算，保证原始轮廓拓扑结构不失真。本发明以标准化多边形层级结构作为统一中间载体，实现单套数据源适配两类场景渲染，减少重复坐标运算，有效改善复杂自相交区域渲染异常现象，降低浏览器前端几何计算开销，提升全球态势图复杂区域轮廓可视化稳定性和渲染效率。