CN111063035B - 一种gis中od关系的三维可视化方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种GIS中OD关系的三维可视化方法即装置，其特征在于，用于根据用户的输入数据生成相应能够被GIS***识别的三维曲线并进行三维可视化展示，包括如下步骤：步骤S1，获取用于反映两个位置地点之间的关系的OD关***计数据；步骤S2，获取用户输入的曲线构建信息；步骤S3，生成曲线类型；步骤S4，计算多个曲线的曲线高度；步骤S5，依次对各个曲线的进行采样从而计算出每个曲线所对应的多个采样点的采样点坐标；步骤S6，根据各个曲线、对应的采样点坐标以及OD关***计数据在GIS***中转换为相应含有所有曲线的统计文件；步骤S7，通过三维可视化应用将统计文件进行可视化展示。

Description

一种GIS中OD关系的三维可视化方法及装置

技术领域

本发明属于数据可视化领域，具体涉及一种GIS中OD关系三维可视化方法及装置。

背景技术

OD一般指交通中的交通起止点，O指起点(ORIGIN)，D指终点(DESTINATION)。OD交通量是交通领域中常用的名词和指标，反映两点之间的交通量，而本专利中则把OD的内容泛化为两点之间的关系，这种关系可以是交通量、可达性程度、电话联系量、相似程度、企业联系度等。

OD的表达和可视化是业界十分常用的方法，其中OD的表达一般是借助专业软件、互联网工具实现。以城乡规划为例，这个行业的从业人员较为熟悉GIS软件，可以利用GIS中的工具进行线要素的表达和可视化(如图1所示，每两个坐标点之间通过直线相连接并覆盖在地图图像上)。同时部分从业人员可以在互联网中寻找相关工具，形成个性鲜明的表达(如图2所示，每两个坐标点之间通过曲线相连接并覆盖在地图图像上)。少部分有编程基础的从业人员可以考虑Python或R进行表达。

通过以上多种OD关系表达和可视化的介绍，可以发现这些方法的展示结果都是在2D的平面上进行表达，这种表达方式固然有操作简单、结果直接的优点，但是也存在以下弊端:

(1)视觉效果一般。由于目前从业人员使用的都是现成的、发展已经较为成熟的软件和工具，因此得到的效果往往较为雷同，在早期也许可以吸引注意，但是随着掌握这些工具的人越来越多、类似的工具也越来越多，OD图的展示已经难以抓人研究，形成眼前一亮的感觉。

(2)表达信息有限。由于目前主流的OD表达工具都是在2D平面，因此表达的信息不能太多，如果信息过多，则会导致OD线纷繁复杂，反而紊乱了表达效果(即图1所示的状况，过多的连线导致很难有效且直观地表现)。

为了规避这些缺陷，一般会采用删减信息、梯度化表达、颜色区分、以曲代直模拟抛物线等手段，但有些方法也会一定程度上造成信息丢失。而人的感知是三维的，但目前还没出现较为方便易用的工具进行OD关系的三维化表达。

发明内容

为解决上述问题，提供一种能够自动、简便地根据OD关***计数据进行三维化表达的三维可视化方法及装置，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于，用于根据用户的输入数据生成相应能够被GIS***识别的三维曲线并进行三维可视化展示，包括如下步骤：步骤S1，获取用于反映两个位置地点之间的关系的OD关***计数据，该OD关***计数据包含分别对应位置地点的起始坐标以及目的坐标；步骤S2，获取用户输入的曲线构建信息，该曲线构建信息包含曲线类型信息、夸张调整系数以及采样点数量；步骤S3，根据曲线类型信息生成相应的曲线类型；步骤S4，根据OD关***计数据以及夸张调整系数计算多个曲线的曲线高度；步骤S5，通过采样点数量、曲线高度、曲线类型以及OD关***计数据依次对各个曲线的进行采样从而计算出每个曲线所对应的多个采样点的采样点坐标；步骤S6，根据各个曲线、对应的采样点坐标以及OD关***计数据在GIS***中转换为相应含有所有曲线的统计文件；步骤S7，通过三维可视化应用将统计文件进行可视化展示，其中，起始坐标以及目的坐标之间的距离为各个曲线所对应的OD距离，步骤S4包括如下子步骤：步骤S4-1，根据OD关***计数据依次计算各个曲线的曲线高度；步骤S4-2，根据夸张调整系数对所有的曲线高度进行高度调整；步骤S4-3，根据所有的曲线高度以及OD距离对曲线高度进行标准化处理，从而使曲线高度的最高值与OD距离的最大值一致，即：

式中，h_n`为第n个曲线在标准化处理后的曲线高度，h_n为第n个曲线的曲线高度，max(h)为曲线高度的最高值，max(d)为OD距离的最大值。

本发明提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S4-1中计算曲线高度时，根据起始坐标以及目的坐标获取各个曲线所对应的OD距离，并将OD距离作为曲线高度。

本发明提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，OD关***计数据还包括用于表示两个位置地点之间关系的关系属性值，步骤S4-1中计算曲线高度时，将关系属性值作为曲线高度。

本发明提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，OD关***计数据还包括用于表示两个位置地点之间关系的关系属性值，步骤S4-1中计算曲线高度时，根据起始坐标以及目的坐标获取各个曲线所对应的OD距离，并将OD距离作为关系属性值的权重并计算得到曲线高度。

本发明提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，步骤S5中计算采样点坐标时，根据曲线所对应的起始坐标(x_o,y_o,0)以及目的坐标(x_d,y_d,0)，该曲线的第i个采样点坐标(x_i,y_i,z_i)如下：

式中，h(l)为当前曲线的顶点的高度，max(h)为所有曲线的最大高度，max(d)为OD距离的最大值，F(x)为曲线类型所对应的函数表达式，n为采样点数量，α为夸张调整系数。

本发明提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，曲线类型为二阶贝塞尔曲线，相应的曲线表达式为：

式中，d为OD距离，h是曲线高度。

本发明提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，曲线类型为双曲线，相应的曲线表达式为：

式中，d为OD距离，h为曲线高度，b为曲线的系数。

本发明提供的GIS中OD关系的三维可视化方法，还可以具有这样的技术特征，其中，曲线类型为椭圆曲线，相应的曲线表达式为：

式中，d为OD距离，h为曲线高度。

本发明还提供了一种GIS中OD关系的三维可视化装置，其特征在于，用于根据用户的输入数据生成相应能够被GIS***识别的三维曲线并进行三维可视化展示，包括：统计数据获取部，用于获取能够反映两个位置地点之间的关系的OD关***计数据，该OD关***计数据包含分别对应位置地点的起始坐标以及目的坐标；构建信息获取部，用于获取用户输入的曲线构建信息，该曲线构建信息包含曲线类型信息、夸张调整系数以及采样点数量；曲线类型生成部，用于根据曲线类型信息生成相应的曲线类型；曲线高度计算部，用于根据OD关***计数据以及夸张调整系数计算多个曲线的曲线高度；采样点坐标计算部，用于通过采样点数量、曲线高度、曲线类型以及OD关***计数据依次对各个曲线的进行采样从而计算出每个曲线所对应的多个采样点的采样点坐标；统计文件生成部，用于根据各个曲线、对应的采样点坐标以及OD关***计数据通过GIS***中生成相应含有所有曲线的统计文件；以及统计文件展示部，用于通过三维可视化应用将统计文件进行可视化展示，其中，起始坐标以及目的坐标之间的距离为各个曲线所对应的OD距离，曲线高度计算部包括如下单元：高度计算单元，根据OD关***计数据依次计算各个曲线的曲线高度；夸张调整单元，根据夸张调整系数对所有的曲线高度进行高度调整；标准化处理单元，根据所有的曲线高度以及OD距离对曲线高度进行标准化处理，从而使曲线高度的最高值与OD距离的最大值一致，即：

式中，h_n`为第n个曲线在标准化处理后的曲线高度，h_n为第n个曲线的曲线高度，max(h)为曲线高度的最高值，max(d)为OD距离的最大值。

发明作用与效果

根据本发明的GIS中OD关系的三维可视化方法及装置，由于在获取OD关***计数据以及曲线构建信息之后，根据选择的曲线类型、夸张系数以及相应计算得到的高度、关系属性等参数计算出相应的曲线，并根据采样点数量对各个曲线进行采样，从而实现了通过“以折代曲”的方式构建曲线，解决了GIS***中不支持曲线生成的问题。同时，在计算曲线时根据曲线高度以及OD距离进行了标准化处理，还使得曲线的高度与距离能更和谐地体现，从而解决了往往由于统计数据中数量级不一致导致曲线产生“过陡”或“过缓”等问题。通过使用本发明的GIS中OD关系的三维可视化方法及装置，能够自动、简便地根据统计数据生成相应含有三维曲线的统计文件并进行可视化展示，相比平面的表达，这种三维曲线的可视化具有更强的视觉冲击力、更清晰的内容表达，适合城乡规划、交通、地理和其他方向的人员使用。

附图说明

图1是本发明实施例中GIS展现OD关系的示意图；

图2是本发明实施例中腾讯位置大数据表达OD的示意图；

图3是本发明实施例中GIS中OD关系的三维可视化装置的结构框图；

图4是本发明实施例中相关数据输入画面的示意图；

图5是本发明实施例中三种曲线线形的对比示意图；

图6是本发明实施例中的二阶贝塞尔曲线线形的示意图；

图7是本发明实施例中双曲线线形在不同b系数下的对比示意图；

图8是本发明实施例中椭圆线形的示意图；

图9是本发明实施例中标准化处理前后的对比示意图；

图10是本发明实施例中不同采样点数量的线形变化的示意图；

图11是本发明实施例中人口流动OD数据的可视化画面；以及

图12是本发明实施例中GIS中OD关系的三维可视化方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下结合实施例及附图对本发明的GIS中OD关系的三维可视化方法及装置作具体阐述。

<实施例>

本方法的最终目的是形成两点之间的三维曲线，但是由于Arcgis软件中暂时不提供曲线功能，本方法主要是通过“以直代曲”的思路进行计算。首先确定曲线的线型，然后在曲线上生成采样点，按顺序连接采样点形成多段折线，进而逼近拟合曲线。

本实施例中，GIS中OD关系的三维可视化方法通过一台计算机实现，该三维可视化方法被对应地设计了相应的可执行代码，这些可执行代码按照各自的功能分别存储计算机中从而形成一个GIS中OD关系的三维可视化装置。

图3是本发明实施例中GIS中OD关系的三维可视化装置的结构框图。

如图3所示，GIS中OD关系的三维可视化装置100包括统计数据获取部11、构建信息获取部12、曲线类型生成部13、曲线高度计算部14、采样点坐标计算部15、统计文件生成部16、统计文件展示部17、装置通信部18以及控制上述各部的装置控制部19。

其中，装置通信部用于进行三维可视化装置100的各个构成部件之间或三维可视化装置100与其他装置即***间的数据通信。装置控制部中存储有用于对三维可视化装置100的各个构成部件工作进行控制的计算机程序。

本实施例中，三维可视化装置100具有一个配套设置的输入显示设备，该输入显示设备具有画面存储单元以及输入显示单元。画面存储单元中存储有一个相关数据输入画面，输入显示单元用于显示画面存储单元中存储的画面从而让用户通过这些画面完成相应的人机交互。

本实施例中，相关数据输入画面用于在用户选择曲线构建操作时显示从而让用户输入构建曲线所需要的相关数据。该相关数据输入画面的一个示例如图4所示，用户能够通过该画面导入OD关***计数据(即图4中OD文件输入)以及输入曲线构建信息(即图4中线型选择、采样点数量、夸张调整系数以及标准化处理)。

统计数据获取部11用于获取用户输入的OD关***计数据。该OD关***计数据用于反映两个位置地点之间的关系，数据载体可以是线类型的shp文件、线要素文件、文本文件(txt、csv等)。或是excel文件等。

本实施例中，OD关***计数据包含有关系属性值以及分别对应两个位置地点的起始坐标O与目的坐标D，该OD关***计数据的一个示例如下：

表1.OD关***计数据示例

O_x	O_y	D_x	D_y	Value
					320337	3434425	311249	3442224	43
370960.6	3435169	375712.2	3434879	89
					359137.8	3459055	357030.1	3458678	102
344032.4	3462074	338329.8	3459864	341

表1中，O_x、O_y分别为起始坐标的X坐标以及Y坐标，D_x、D_y为目的坐标的X坐标以及Y坐标，Value为关系属性值。其中，起始坐标以及目的坐标可以是经纬度，也可以是自定义坐标；关系属性值即OD关系值，该关系可以表达两点之间的关系，包括并不限于交通量、联系程度、相似度等。

另外，关系属性值并不是必须字段，可以不设置或是将两点距离作为OD关系值，该关系属性值的设定主要取决于用户需要表达的信息。

本实施例中，由于两个位置地点的坐标为已知数据，因此，很容易就能得到两点之间的距离(以下称OD距离)，即

构建信息获取部12用于获取用户输入的曲线构建信息。

本实施例中，曲线构建信息与用户的输入相对应，包含曲线类型信息、夸张调整系数、采样点数量以及是否标准化信息。

曲线类型生成部13用于根据曲线类型信息生成相应的曲线类型。

本实施例中，曲线类型分为二阶贝塞尔曲线、双曲线以及椭圆曲线。如图5所示，这三种曲线类型的定义、形式、特征各有差异：二阶贝塞尔曲线形式符合抛物线的常理认知，而且控制点的概念可以对应部分学术概念；双曲线线形较为陡峭，可以通过b系数调节曲线线形，其特征是无限逼近但不与准线相交；椭圆线形较为圆润，起点和终点的切线垂直于水平面。具体采用的曲线类型由用户根据实际需求设定。

三种曲线类型的具体形式如下：

a)二阶贝塞尔曲线

贝塞尔曲线是应用于二维图形应用程序的数学曲线，一般矢量图形软件用来绘制圆滑的曲线。贝塞尔曲线包括起点、终点和若干个控制点，当没有控制点，则公式是一个线性公式，当有1个控制点，则为二阶贝塞尔曲线；有2个控制点，则为三阶贝塞尔曲线，以此类推。

对于二阶贝塞尔曲线，设P₀、P₀ ²、P₂是一条抛物线上顺序三个不同的点，过P₀和P₂点的两切线交于P₁点，在P₀ ²点的切线交P₀P₁和P₂P₁于P₀ ¹和P₁ ¹，则如下比例成立：

当P0、P1、P2坐标固定，引入参数t(t∈[0,1]))，令上述比例为

即有：

即贝塞尔曲线上的点P₀ ²的坐标为：

为了形成简洁明了的曲线线型，二阶贝塞尔曲线应该满足以下条件：

(1)起点和终点在同一水平线上，距离等于OD两点间距离d。

(2)控制点位于两点中线上，贝塞尔曲线形成对称曲线。

(3)结合二阶贝塞尔曲线的特征，为保证曲线最高点高度h为OD关系值，控制点的高度应为2h。

结合考虑以上条件，则本实施例中所采用的二阶贝塞尔曲线的曲线表达式为：

式中，d为OD距离，h为OD间曲线的曲线高度，x为采样点离起始点(即起始坐标)的距离，y为采样点的高度。

举例而言，当OD之间实际距离为1，曲线高度为1，则二阶贝塞尔方程为y＝4(x-x²)，其形状如图6所示。

b)双曲线

双曲线是定义为平面交截直角圆锥面的两半的一类圆锥曲线。双曲线有两个焦点，两条准线，而双曲线会无限逼近准线。一种常规的、焦点在x轴上的双曲线公式的示例如下：

本实施例则利用了双曲线下半部分的曲线线形，构造曲线。该曲线应该满足与抛物线一样的条件：

(1)曲线左半部分过原点。

(2)曲线与x轴相交的长度等于OD点之间的距离d。

(3)曲线的最高点高度h与OD关系值有关。

在以上条件的限制下，通过公式变换，则得到本实施例中所采用的双曲线的曲线表达式：

式中，d为OD距离，h为OD间曲线的曲线高度，b是曲线的系数，x为采样点离起始点(即起始坐标)的距离，y为采样点的高度。

本实施例中，可以通过调整b的取值进而改变曲线的线形，b取值越大，曲线线形越圆润，默认取值为1即可。当OD之间实际距离为1，曲线高度为1，b分别取值为100和1时的对比示例如图7所示。

c)椭圆曲线

椭圆曲线是另一类圆锥曲线，是平面内到定点F1、F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的动点P的轨迹，F1、F2称为椭圆的两个焦点。常规的、焦点在x轴的椭圆的标准方程为：

式中，2a是长轴长度，2b是短轴长度。本实施例则利用椭圆上半部分的曲线作为曲线线形，该曲线应满足以下条件：

(1)椭圆最左侧经过坐标原点。

(2)椭圆最高点高度h基于OD关系值，即与椭圆短轴长度有关。

(3)椭圆长轴长度等于OD之间距离d。

基于椭圆特征和以上条件，通过方程变换得到椭圆曲线的曲线表达式如下：

式中，d为OD距离，h为OD间曲线的曲线高度，x为采样点离起始点(即起始坐标)的距离，y为采样点的高度。

当OD距离为1，曲线高度为1时，椭圆曲线的形状如图8所示。

曲线高度计算部14用于根据OD关***计数据以及夸张调整系数计算多个曲线的曲线高度。

本实施例中，曲线高度计算部14会依次根据OD关***计数据中的每一对坐标值(即一对起始坐标以及目的坐标)分别计算其相应的曲线，从而使得每一个OD关系都应具有一个对应的曲线。

曲线高度计算部14包括高度计算单元、夸张调整单元以及标准化处理单元。

高度计算单元用于根据OD关***计数据依次计算各个曲线的曲线高度。

本实施例中，高度计算单元计算曲线高度的方法为将OD关***计数据中的关系属性值作为曲线高度h，即：

h＝R(OD)

式中，R(OD)为关系属性值。

另外，在其他实施例中，高度计算单元还可以通过其他方法计算曲线高度，例如，当OD关***计数据中不存在关系属性值、或是需要反应OD距离的情况时，高度计算单元就将OD之间的距离作为OD属性值，成为曲线高度的依据：

h＝d(OD)

式中，d(OD)为OD距离。

再例如，在OD关系属性值存在的情况下，OD之间距离可以作为OD关系属性的权重，对OD关系进行加权，即：

h＝R(OD)d(OD)

上述高度计算单元的计算方式取决于用户的意图，可以有用户事先设定采用何种方式进行计算。

夸张调整单元用于根据夸张调整系数对所有的曲线高度进行高度调整。

对曲线高度进行计算后，曲线高度h可能差异不大或者差异过大，进行可视化的时候造成效果不佳，因此需要增加夸张调整系数k对高度h进行调整。调整的方向有两种，夸张与和缓，可以通过系数的取值进行改变。

本实施例采用指数方程的形式对曲线高度h进行处理，即：

h`＝h^a(a>0)

当夸张调整系数α∈(0,1)时，起和缓作用，使各个曲线的高度减小对比程度，α越小，和缓程度越明显。当夸张调整系数α∈(1,+∞)时，起夸张作用，使各个曲线的高度增加对比夸张程度，α越大，夸张程度越明显。

标准化处理单元用于根据所有的曲线高度以及OD距离对曲线高度进行标准化处理，从而使曲线高度的最高值与OD距离的最大值一致。

由于OD关系值与OD之间距离的单位、数量级往往不一致，而且经过夸张调整系数α进行调整后，曲线高度和OD距离的数值可能差异较大，导致曲线“过陡”或“过缓”的问题，可视化效果不佳，需要对曲线高度进行调整。

本实施例采用了max-min标准化的处理思路，即在n条曲线中，曲线高度的最高值应与OD距离d最大值一致：

式中，h_n`为第n个曲线在标准化处理后的曲线高度，h_n为第n个曲线的曲线高度，max(h)为曲线高度的最高值，max(d)为OD距离的最大值。

通过标准化处理后，曲线的最大高度与最大距离相等，可以形成较为和谐的可视化效果。曲线在标准化处理前后的示例如图9所示。

采样点坐标计算部15用于通过采样点数量、曲线高度、曲线类型以及OD关***计数据依次对各个曲线的进行采样从而计算出每个曲线所对应的多个采样点的采样点坐标。

由于gis没有曲线的功能，因此采用了“以折代曲”的方式构建曲线。首先需要明确采样点的数量，如图10所示，采样点越多，折线越相似曲线，但相应运算和储存成本会增加；而采样点越少，“折线”特征越明显。因此需要取一个合适的采样点数量。本实施例采用采样点数量n＝10作为默认值，用户可以根据数据量、可视化效果等需求输入相应的采样点数量进行调整。

本实施例中，在明确了曲线类型l(x)、夸张调整系数α、采样点数量n后，以曲线构建信息的是否标准化信息为需要进行标准化处理为例，采样点坐标计算部15的计算方法如下：

基于OD关***计数据，根据曲线所对应的起始坐标O(x_o,y_o,0)以及目的坐标D(x_d,y_d,0)，该曲线的第i个采样点坐标(x_i,y_i,z_i)为：

式中，h(l)为当前曲线的顶点的高度，max(h)为所有曲线的最大高度，max(d)为OD距离的最大值，F(x)为曲线类型所对应的函数表达式，n为采样点数量，α为夸张调整系数。通过以上公式，采样点坐标计算部15就可以计算出每个采样点的三维坐标。

统计文件生成部16用于根据各个曲线、对应的采样点坐标以及OD关***计数据通过GIS***中生成相应含有所有曲线的统计文件。

本实施例中，在完成所有采样点坐标的计算后，这些采样点坐标与相应的曲线就可以形成一个属性表，该属性表的示例如下：

表2.曲线点集属性表

x	y	z	P_id	Line_id	Value
						1	2	0	1	1	3
2	3	1	2	1	3
						3	4	3	3	1	3
…	…	…	…	…	…
						10	11	0	10	1	3
4	8	0	1	2	5
						…	…	…	…	…	…

表2中，x、y、z分别是各个采样点的三维坐标，P_id是采样点的编号，Line_id是曲线的编号，value是OD关系值。

本实施例中，统计文件生成部16的生成过程为：基于常规gis***的“点集转线”功能，把点集转换为若干条曲线，生成shp文件，该shp文件即为统计文件。

统计文件展示部17用于通过三维可视化应用将统计文件进行可视化展示。

本实施例中，三维可视化应用采用了Arcscene，Arcscene是Arcgis软件中的三维可视化软件，可以将shp文件进行三维可视化。统计文件展示部17将上一步生成的shp文件导入Arcscene软件，即可通过计算机的输入显示设备展示曲线的初步可视化效果，一种针对人口流动OD数据生成的统计文件进行可视化展示的示例如图11所示，每两个坐标点之间通过三维曲线相连接，同时各个曲线会因为关系属性值的不同产生高低落差，从而能够更直观地表现出了各个地点之间的关系，不会因数量过多造成繁乱。

本实施例中，输入显示设备的画面存储单元存储有可视化展示画面，输入显示单元通过显示该可视化展示画面从而让用户对曲线的三维画面进行查看。另外，本实施例中，用户能够Arcgis软件对展示中的曲线进行高度、粗细以及颜色进行调整，从而对曲线的表现形式进行更精细的调整。

图12是本发明实施例中GIS中OD关系的三维可视化方法的流程图。

如图10所示，GIS中OD关系的三维可视化方法包括如下步骤：

步骤S1，获取OD关***计数据，然后进入步骤S2；

步骤S2，获取用户输入的曲线构建信息，然后进入步骤S3；

步骤S3，根据步骤S2获取的曲线构建信息中的曲线类型信息生成相应的曲线类型，然后进入步骤S4；

步骤S4，根据步骤S1获取的OD关***计数据以及步骤S2获取的曲线构建信息中的夸张调整系数计算多个曲线的曲线高度，然后进入步骤S5；

步骤S5，通过采样点数量、曲线高度、曲线类型以及OD关***计数据依次对各个曲线的进行采样从而计算出每个曲线所对应的多个采样点的采样点坐标，然后进入步骤S6；

步骤S6，根据各个曲线、对应的采样点坐标以及OD关***计数据在GIS***中转换为相应含有所有曲线的统计文件，然后进入步骤S7；

步骤S7，通过三维可视化应用将步骤S6生成的统计文件进行可视化展示，然后进入结束状态。

本实施例中，上述三维可视化方法与三维可视化装置100的流程以及相应的执行过程相同，在此不再赘述。

实施例作用与效果

根据本实施例提供的GIS中OD关系的三维可视化装置，由于在获取OD关***计数据以及曲线构建信息之后，根据选择的曲线类型、夸张系数以及相应计算得到的高度、关系属性等参数计算出相应的曲线，并根据采样点数量对各个曲线进行采样，从而实现了通过“以折代曲”的方式构建曲线，解决了GIS***中不支持曲线生成的问题。同时，在计算曲线时根据曲线高度以及OD距离进行了标准化处理，还使得曲线的高度与距离能更和谐地体现，从而解决了往往由于统计数据中数量级不一致导致曲线产生“过陡”或“过缓”等问题。通过使用本实施例的GIS中OD关系的三维可视化装置，能够自动、简便地根据统计数据生成相应含有三维曲线的统计文件并进行可视化展示，相比平面的表达，这种三维曲线的可视化具有更强的视觉冲击力、更清晰的内容表达，适合城乡规划、交通、地理和其他方向的人员使用。

另外，实施例中，由于OD关系以及曲线高度可以根据关系属性值或是OD距离进行计算，因此更方便了用户按实际需求生成相应的曲线，进一步提高了本实施例三维可视化装置的适用性。

进一步，实施例中，由于还可以通过多种曲线类型生成相应的曲线，因此同样更方便了用户按实际需求生成相应的曲线，进一步提高了本实施例三维可视化装置的适用性。

上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例的描述范围。

Claims (9)

1.一种GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于，用于根据用户的输入数据生成相应能够被GIS***识别的三维曲线并进行三维可视化展示，包括如下步骤：

步骤S1，获取用于反映两个位置地点之间的关系的OD关***计数据，该OD关***计数据包含分别对应所述位置地点的起始坐标以及目的坐标；

步骤S2，获取所述用户输入的曲线构建信息，该曲线构建信息包含曲线类型信息、夸张调整系数以及采样点数量；

步骤S3，根据所述曲线类型信息生成相应的曲线类型；

步骤S4，根据所述OD关***计数据以及所述夸张调整系数计算多个曲线的曲线高度；

步骤S5，通过所述采样点数量、所述曲线高度、所述曲线类型以及所述OD关***计数据依次对各个所述曲线的进行采样从而计算出每个所述曲线所对应的多个采样点的采样点坐标；

步骤S6，根据各个所述曲线、对应的所述采样点坐标以及所述OD关***计数据在所述GIS***中转换为相应含有所有所述曲线的统计文件；

步骤S7，通过三维可视化应用将所述统计文件进行可视化展示，

其中，所述起始坐标以及所述目的坐标之间的距离为各个所述曲线所对应的OD距离，

所述步骤S4包括如下子步骤：

步骤S4-1，根据所述OD关***计数据依次计算各个所述曲线的曲线高度；

步骤S4-2，根据夸张调整系数对所有的所述曲线高度进行高度调整；

步骤S4-3，根据所有的所述曲线高度以及所述OD距离对所述曲线高度进行标准化处理，从而使所述曲线高度的最高值与所述OD距离的最大值一致，即：

式中，h_n`为第n个所述曲线在标准化处理后的所述曲线高度，h_n为第n个所述曲线的所述曲线高度，max(h)为所述曲线高度的最高值，max(d)为所述OD距离的最大值。

2.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：

其中，所述步骤S4-1中计算所述曲线高度时，根据所述起始坐标以及所述目的坐标获取各个所述曲线所对应的OD距离，并将所述OD距离作为所述曲线高度。

3.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：

其中，所述OD关***计数据还包括用于表示两个所述位置地点之间关系的关系属性值，

所述步骤S4-1中计算所述曲线高度时，将所述关系属性值作为所述曲线高度。

4.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：

其中，所述OD关***计数据还包括用于表示两个所述位置地点之间关系的关系属性值，

所述步骤S4-1中计算所述曲线高度时，根据所述起始坐标以及所述目的坐标获取各个所述曲线所对应的OD距离，并将所述OD距离作为所述关系属性值的权重并计算得到所述曲线高度。

5.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：

其中，所述步骤S5中计算所述采样点坐标时，

根据所述曲线所对应的所述起始坐标(x_o,y_o,0)以及目的坐标(x_d,y_d,0)，该曲线的第i个采样点坐标(x_i,y_i,z_i)的计算式如下：

式中，h(l)为当前所述曲线的顶点的高度，max(h)为所述曲线高度的最高值，max(d)为所述OD距离的最大值，F(x)为所述曲线类型所对应的函数表达式，n为采样点数量，α为所述夸张调整系数。

6.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：

其中，所述曲线类型为二阶贝塞尔曲线，相应的曲线表达式为：

式中，d为所述OD距离，h是所述曲线高度，x为所述采样点离所述起始坐标的距离，y为所述采样点的高度。

7.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：

其中，所述曲线类型为双曲线，相应的曲线表达式为：

式中，d为所述OD距离，h为所述曲线高度，b为所述曲线的系数，x为所述采样点离所述起始坐标的距离，y为所述采样点的高度。

8.根据权利要求1所述的GIS中OD关系的三维可视化方法，其特征在于：

其中，所述曲线类型为椭圆曲线，相应的曲线表达式为：

式中，d为所述OD距离，h为所述曲线高度，x为所述采样点离所述起始坐标的距离，y为所述采样点的高度。

9.一种GIS中OD关系的三维可视化装置，其特征在于，用于根据用户的输入数据生成相应能够被GIS***识别的三维曲线并进行三维可视化展示，包括：

统计数据获取部，用于获取能够反映两个位置地点之间的关系的OD关***计数据，该OD关***计数据包含分别对应所述位置地点的起始坐标以及目的坐标；

构建信息获取部，用于获取所述用户输入的曲线构建信息，该曲线构建信息包含曲线类型信息、夸张调整系数以及采样点数量；

曲线类型生成部，用于根据所述曲线类型信息生成相应的曲线类型；

曲线高度计算部，用于根据所述OD关***计数据以及所述夸张调整系数计算多个曲线的曲线高度；

采样点坐标计算部，用于通过所述采样点数量、所述曲线高度、所述曲线类型以及所述OD关***计数据依次对各个所述曲线的进行采样从而计算出每个所述曲线所对应的多个采样点的采样点坐标；

统计文件生成部，用于根据各个所述曲线、对应的所述采样点坐标以及所述OD关***计数据通过所述GIS***中生成相应含有所有所述曲线的统计文件；以及

统计文件展示部，用于通过三维可视化应用将所述统计文件进行可视化展示，

其中，所述起始坐标以及所述目的坐标之间的距离为各个所述曲线所对应的OD距离，

所述曲线高度计算部包括如下单元：

高度计算单元，根据所述OD关***计数据依次计算各个所述曲线的曲线高度；

夸张调整单元，根据夸张调整系数对所有的所述曲线高度进行高度调整；

标准化处理单元，根据所有的所述曲线高度以及所述OD距离对所述曲线高度进行标准化处理，从而使所述曲线高度的最高值与所述OD距离的最大值一致，即：

式中，h_n`为第n个所述曲线在标准化处理后的所述曲线高度，h_n为第n个所述曲线的所述曲线高度，max(h)为所述曲线高度的最高值，max(d)为所述OD距离的最大值。

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