一种基于GIS的3D数据大屏可视化系统的制作方法

一种基于gis的3d数据大屏可视化系统
技术领域
1.本发明涉及数据处理技术领域，具体为一种基于gis的3d数据大屏可视化系统。


背景技术：

2.地理信息系统（geographic information system或 geo－information system，gis）有时又称为“地学信息系统”。
3.数据大屏可视化展示，随着社会信息化的高速增长，信息可视化需求急剧扩大，特别是一些监控中心、指挥中心、调度中心等重要场所，大屏显示系统已成为不可或缺的核心基础设施；大屏显示系统作为显示工具，不仅仅是将图像、数据信号传输到大屏幕上显示给用户，而是需要对海量的数据信息进行高效率的分析和直观的展示，帮助管理决策人员发现数据背后的关系和规律，为科学决策提供参考。可视化作为大数据产业链的最后一公里，是让漫长复杂的大数据建设可见，让数据真正可知可感的最后一环，可帮助管理者真正发现关系，了解规律，洞悉未来。大屏可视化在航空航天、公安、电力、国土资源、网络安全等领域发挥了巨大价值，帮助各行业从业务管理、事前预警、事中指挥调度、事后分析研判等多个方面提升智能化决策能力，落实大数据在具体行业应用的价值。当前，数据大屏可视化系统通常是的展现形式都是平面的、单向的传递数据，在呈现方式和最终实现的效果上是缺乏空间的、身临其境的感受，也无法方便的、快捷的进行指令的下发，在大数据中，很难挖掘有用的统计数据。


技术实现要素：

4.针对以上问题，本发明的目的在于将采集的数据通过卷积神经网络制作3d场景，并在卷积层中加载统计函数，将统计数据加载到3d场景，通过3d场景控制数据采集装置，提供一种基于gis的3d数据大屏可视化系统。
5.实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于gis的3d数据大屏可视化系统，所述系统包括的模块为：第一模块，采用北斗卫星导航系统与接收机定位真实三维空间，软件在服务器内虚拟三维空间，真实三维空间与虚拟三维空间采用三维坐标的数值对位映射；第二模块，由接收机、终端的5g通信模组、监测装置构成一体化终端，执行定位、通信、监测、控制任务；第三模块，服务器端的5g通信模组与一体化终端的5g通信模组之间传输数据和控制信号；第四模块，一体化终端采集数据，并输入到卷积神经网络，卷积神经网络的输出数据对位映射到虚拟三维坐标上，制作成3d场景，并在卷积层中加载统计函数，将统计数据加载到3d场景；第五模块，3d场景和统计数据，采用服务器端的输出设备以三维图立体显示。
6.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1、采集的大量数据在制作成3d场景过程中，强化了图的特征，弱化不必要的特征。
7.2、不仅仅能通过图表来达到数据监控的目的，也能以3d的形式展示所需监控的物理场景。
8.3、实时传递数据，能通过各类传感装置感知物理场景的真实状态，通过物联网技术下发执行指令。
9.4、能增强空间感，能给用户带来身临其境的使用感受，有效帮助用户在管理中清晰了解态势，辅助其做决策。
10.下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1是一种基于gis的3d数据大屏可视化系统的流程示意图；图2是一种基于gis的3d数据大屏可视化系统的提取特征图的示意图。
具体实施方式
13.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
14.因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
15.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。
16.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
17.下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
18.实施例：如图1至图2所示，本发明提供了一种基于gis的3d数据大屏可视化系统，其中包括以下模块为：模块一，采用北斗卫星导航系统与接收机定位真实三维空间，软件在服务器内虚拟三维空间，真实三维空间与虚拟三维空间采用三维坐标的数值对位映射；模块二，由接收机、终端的5g通信模组、监测装置构成一体化终端，执行定位、通信、监测、控制任务；模块三，服务器端的5g通信模组与一体化终端的5g通信模组之间传输数据和控制信号；模块四，一体化终端采集数据，并输入到卷积神经网络，卷积神经网络的输出数据
对位映射到虚拟三维坐标上，制作成3d场景，并在卷积层中加载统计函数，将统计数据加载到3d场景；模块五，3d场景和统计数据，采用服务器端的输出设备以三维图立体显示。
19.其中，模块一包括：采用北斗卫星导航系统与接收机定位真实三维空间，软件在服务器内虚拟三维空间，真实三维空间与虚拟三维空间采用三维坐标的数值对位映射。
20.优选的，模块一还包括：北斗卫星导航系统由空间段、地面段和用户段三部分组成，提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，已经初步具备区域导航、定位和授时能力，定位精度为分米、厘米级别，测速精度0.2米/秒，授时精度10纳秒。
21.导航型接收机、测地型接收机、授时型接收机、单频接收机、双频接收机采用组合的方式与北斗卫星导航系统搭配，定位真实三维空间。
22.接收机采用动态和静态相结合的方式，动态接收机加载到智能运载工具上，静态接收机固定在物体上。
23.进一步的，或者，为了更好的实现本发明的目的，模块二：由接收机、终端的5g通信模组、监测装置构成一体化终端，执行定位、通信、监测、控制任务。
24.优选的，模块二还包括：接收机连接到终端的5g通信模组，接收机将真实三维空间的三维坐标，通过终端的5g通信模组向外发送，终端的5g通信模组接收控制信号，控制接收机和智能运载工具位置的移动；监测装置连接到终端的5g通信模组，监测装置是传感器，采集温度、湿度、光感、视频、音频数据，通过终端的5g通信模组向外发送，终端的5g通信模组接收控制信号，控制监测装置采集数据。
25.gis数据采集：大数据产业园、商业街道、建筑、植物景观、各类监测装置的物理位置、物理规格信息。
26.进一步的，或者，为了更好的实现本发明的目的，模块三：服务器端的5g通信模组与一体化终端的5g通信模组之间传输数据和控制信号。
27.优选的，模块三还包括：一体化终端的5g通信模组采用高可靠低延时通信和海量机器类通信相结合的应用场景，根据信息的重要程度和实效的要求，在高可靠低延时通信和海量机器类通信之间的应用场景进行切换；服务器端的5g通信模组采用高可靠低延时通信和海量机器类通信相结合的应用场景，根据信息的重要程度和实效的要求，在高可靠低延时通信和海量机器类通信之间的应用场景进行切换；服务器端的5g通信模组与一体化终端的5g通信模组的通信，根据信息的重要程度和实效的要求，在高可靠低延时通信和海量机器类通信之间的应用场景进行切换。
28.进一步的，或者，为了更好的实现本发明的目的，模块四：一体化终端采集数据，并输入到卷积神经网络，卷积神经网络的输出数据对位映射到虚拟三维坐标上，制作成3d场景，并在卷积层中加载统计函数，将统计数据加载到3d场景。
29.优选的，模块四还包括：采用北斗卫星导航系统与接收机形成定位系统，接收机将定位数据加载到监测装置采集的数据中，使监测装置采集的数据自带定位功能，实现监测装置采集的数据在真实三维空间与虚拟三维空间的一一映射。
30.以图像为例，一体化终端采集数据，传输到服务器作为输入层，依次经过卷积层、池化层、全连接层、输出层，在输出层形成3d场景。
31.在卷积层，输入的图像采用二维数值阵列，卷积核采用二维数值阵列，特征图采用
二维数值阵列，输入的图像与卷积核经过卷积运算形成特征图，二维离散卷积的运算公式为：为：表示卷积核采用二维数值阵列，表示输入图像的二维数值阵列，*表示卷积符号，表示将卷积核的二维数值阵列扣到输入图像的二维数值阵上，重合格子的数值先相乘然后相加输出的结果；按照以上方式，在输入图像外面补上一圈0，从左到右逐个像素地遍历整个图像，得到新的矩阵形成特征图。
32.二维离散卷积的运算公式，具体运算方式结合图2，一种基于gis的3d数据大屏可视化系统的提取特征图的示意图，图2中的a表示输入图像的二维数值阵，图2中的b表示卷积核的二维数值阵列，图2中的c表示特征图的二维数值阵，将卷积核的二维数值阵列扣到输入图像的二维数值阵上，重合格子的数值先相乘然后相加输出的结果就是特征图的二维数值阵，以下是一个具体的计算方法：卷积核是3
×
3的二维数值阵列，阵列值如下b
11
、b
12
、b
13
、b
21
、b
22
、a
23
、b
31
、b
32
、b
33
、在输入图像是3
×
3的二维数值阵，随机选择的矩阵值如下：a
11
、a
12
、a
13a21
、a
22
、a
23a31
、a
32
、a
33
将卷积核是3
×
3的二维数值阵列，扣到在输入图像是3
×
3的二维数值阵，采用求和公式，计算的值是特征图的二维数值阵，对应的位置是c
22
，c
22
=( a
11
×b11
) ( a
12
×b12
) ( a
13
×b13
) ( a
21
×b21
) ( a
22
×b22
) ( a
23
×b23
) ( a
31
×b31
) ( a
32
×b32
) ( a
33
×b33
)。
33.以此类推，为了保证输入图像的与输出的特征图在维度上保持一致，在输入图像外面补上一圈0，从左到右逐个像素地遍历整个图像，得到新的矩阵形成特征图。
34.采用激活函数relu(x)=max(x，0)，在特征图的矩阵中，将所有的负数都变成0，正数不变。
35.在池化层，采用取平均数的平均池化，降低数据维度。
36.在卷积层中加载统计函数，统计比如：人流量、车流量、建筑物高度等，统计采用求和函数为：f（y）=∑mjf（y）表示统计一个对象的统计函数，mj表示统计对象的变量，j表示自然数，∑表示求和。
37.进一步的，或者，为了更好的实现本发明的目的，模块五：3d场景和统计数据，采用服务器端的输出设备以三维图立体显示。
38.3d场景采用以下方式显示：主动立体显示、被动同步的立体投影设备、立体显示器、真三维立体显示。
39.3d场景的显示屏采用触摸屏，同时，设置输入输出设备，是数据处理系统的关键外部设备之一，可以和一体化终端、服务器进行交互使用。
40.可视化作为大数据产业链的最后一公里，将图像、数据信号传输到大屏幕上显示给用户，而是需要对海量的数据信息进行高效率的分析和直观的展示，数据信息进行高效率的分析和直观的展示。
41.以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。