地下管线可视化地面双向透明度可调系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地面双向透明度可调系统，特别是涉及一种地下管线可视化地面双向透明度可调系统。
【背景技术】
[0002]目前，地下管线种类繁多，包括供水、排水、燃气、热力、电力、通信、广播电视、工业等各类管线。由于地下管线具有很强的隐蔽性，地下管线管理体制和权属复杂，涉及多个职能和权属部门。管线管理单位各自为政，缺乏相互配合；造成管线新旧交替，错综复杂，施工单位的管线数据缺乏以及管线数据的非透明化，导致施工过程中管线挖断事故时有发生；许多地方出现修好再挖、马路拉链的现象；地下管线线路故障的频繁出现，比如断电、断水或者通信中断等，给城市居民的生活带来不便，浪费了国家财产及资源，甚至造成严重的伤亡及巨额财产损失。
[0003]当前，三维可视化是用于显示描述和理解地下及地面诸多地物现象特征的一种切实可行且有效的技术手段，它可以更加方便、直观的描述地面建筑物和地下管线的空间位置及相互关系，为城市建设和管理提供决策支持。用现有的建模和图形引擎技术平台设计实现三维可视化系统，并不能对地形双面双向透明度进行调节。用户视野在地面以上时，尚能较好判断管线、地面、建筑和树木等场景元素的相对位置和空间关系，但在地面以下时由于地形背面通常是全透明状态，因此会造成视觉误差，不利于用户对场景的观察，甚至产生错误的方位感。对地下管线可视化系统后续的查看和管理应用的实现带来极大的不便。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种可对地形双面双向透明度进行调节，用户在地面以上或地面以下均能既看到地面和地面之上的建筑、树木等，还能看到地面以下的管线、检查井等构造，有利于系统了解和全面掌握所处位置的全部情况，对后续的查看和管理工作带来极大便利的地下管线可视化地面双向透明度可调系统。
[0005]本发明是这样实现的:
[0006]本发明的地下管线可视化地面双向透明度可调系统，包括数据管理模块、现场再现模块、系统控制界面和系统数据库。
[0007]数据管理模块完成地下管线数据和地形数据的采集、处理与标准化，导入管线三维元件的建模结果，存入系统数据库。
[0008]现场再现模块利用数据库中的地下管线可视化数据，构造出辖区的三维地形、环境和管线场景，实现对场景的清染及再现管理的选择。基于OpenGL或Shader的清染技术均可支持实现地面双向透明度调节功能。
[0009]数据管理模块包括并行设置的地形生成导入模块、管线元件导入模块、建筑树木导入模块，实现工程现场构建所需三维模型的导入和管理。
[0010]现场再现模块利用系统数据库中的地下管线可视化数据，构造出辖区的三维地形、环境和管线场景，实现对场景的渲染及再现管理的选择。
[0011]其中，现场再现模块包括现场在线管理模块和场景合成渲染模块，所述现场再现管理模块实现对再现三维场景中显示对象的选择控制；场景合成渲染模块实现对场景的合成渲染及再现管理的选择。
[0012]系统控制界面包括:全景导航模块、现场勘察模块、场景管理模块、调节模块、帮助模块和退出模块；
[0013]系统控制界面通过数据管理模块实现对地下管线或地面建筑物的控制显示和操作。全景导航模块实现以俯视图的形式浏览整个辖区的三维场景，分别与所述现场勘察模块、现场再现模块、帮助模块和退出模块相连接或关联。
[0014]现场勘察模块实现对选定的地下管线、地上建筑物进行三维的全方位的查看、分析及测量；完成对现场管线对象的勘察，包括对地下管线或地上建筑物的现场勘察与测量。
[0015]场景控制操作模块用于对视野场景拉远、推近、平移或旋转。
[0016]调节模块用于将某一位置的景观拉远、推近或平移；所述调节模块包括拉远模块、推近模块和平移模块，所述拉远模块、推近模块通过上下滚动鼠标滚轮进行控制，所述平移模块通过对鼠标左键拖拽进行控制；
[0017]帮助模块用于提供系统帮助；
[0018]退出模块用于退出系统。进一步地，现场再现管理模块包括图层显示选择模块和透明度可调选择模块；所述图层显示选择模块允许用户关闭场景中除地面/地形之外的任意可视化对象；透明度可调选择模块允许用户选择对管线检查井的井盖、井筒材质进行透明度调节；
[0019]本发明的现场再现管理功能模块实现操作界面上的图形显示和透明度的调节功能；现场合成渲染功能实现地形环境的合成、管线定位的合成和材质照明渲染。
[0020]现场合成渲染功能与数据管理模块中的可视化编辑模块以及透明处理模块相关耳关。
[0021]利用计算机图形图像处理及虚拟现实技术，根据通过数据采集系统采集到的地下管线可视化数据，构造出管辖区域的三维地形、环境和管线场景。根据系统运行情况，用户可以管理控制渲染出的场景中是否显示某个或某些场景对象，例如:可以选择关闭树木、建筑、其它管线，以获得更好的视觉效果或操控性能。
[0022]进一步地，场景合成渲染模块包括地形环境合成模块、管线定位合成模块和透明度调节模块；
[0023]透明度调节模块实现对现场地面双向/双面透明度调节，或对其它选定场景对象三维模型材质的透明度调节，透明度可在O?100%范围可调；
[0024]本发明的透明度调节模块启动时，系统控制界面中地面(地线模型)材质(贴图)的透明度可调范围为0-100%。
[0025]透明度调节模块的调节范围宽，利于用户随意调整地面的透明度，以获得个性化的视觉效果最佳的场景视图。
[0026]进一步地，系统控制界面还包括地形透明度调节模块，地形透明度调节模块用于调节地形双面双向透明度；地形透明度调节模块与全景导航模块、现场勘察模块、现场再现模块相关联；地形透明度调节模块调节系统控制界面中地面/地线模型材质或贴图的透明度，其透明度可调范围为0-100%。
[0027]地形透明度调节模块的设计，可以实现以下功能:用户在地面以上时，可以调节地面贴图的透明度，既能看到地面又能看到地面以下的管线、检查井等构造；而当用户在地面以下时同样能够看到地面及地面之上的建筑、树木等；即用户在地面以上或地面以下均能既看到地面和地面之上的建筑、树木等，还能看到地面以下的管线、检查井等构造，有利于用户了解和全面掌握所处位置的全部情况。在对地下管线施工维护的时候提供技术支持，避免出现挖断管线的现象发生，保证在现场施工时能够精准的确定地下管线及地上建筑物的具体位置数据。
[0028]进一步地，场景控制操作模块与所述全景导航模块、现场勘察模块相连接；
[0029]场景控制操作模块包括拉远模块、推近模块、平移模块和旋转模块；所述拉远模块、推近模块通过上下滚动鼠标滚轮进行控制；平移模块通过对鼠标左键拖拽进行控制；旋转模块通过对鼠标右键拖拽进行控制。
[0030]进一步地，数据管理模块还包括数据采集模块、数据建模模块和可视化编辑模块；
[0031]数据采集模块实现对地下管线以及地形数据的采集、量化；数据建模模块根据地下管线的数据采集模块采集的数据完成管线三维建模；可视化编辑模块实现地下管线和地面建筑物三维显示；
[0032]数据采集模块完成系统可视化数据的采集、转换、处理和结构化存储功能，与系统数据库和现场勘察模块、场景再现管理模块相关联；数据建模模块与系统数据库和可视化编辑模块相关联；
[0033]可视化编辑模块与场景合成渲染模块透明调节模块相关联。
[0034]特别的，地形生成导入模块包括现场数据采集模块，地形模型生成模块和地形模型导入模块。
[0035]进一步地，全景导航模块包括飞行查看模块和俯视导航模块。飞行查看模块用于高空俯瞰查看全景，其开启时，用于俯视和录像的摄像机按照循环往复的路径自动浏览全景，包括飞行参数设置模块和飞行启停控制模块。俯视导航模块实现对窗口中显示的可视化场景进行缩/放、平移控制功能，即:推近、拉远等平移操作以及热点速达控制操作。俯视导航模块与场景控制操作模块相连接或关联。
[0036]系统支持以俯视图的形式显示管辖区域的三维场景，对场景(现场)的推、拉和平移操作，可以帮助用户快速定位要观察的目标或局部环境。飞行的高度、视野宽度、场景元素的选择、地形透明度等参数可以通过飞行参数设置模