CN113870426A - 一种三维空间坐标转换方法、存储介质和计算装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地图数据处理领域,尤其涉及一种三维空间坐标转换方法、存储介质及计算装置。所述方法包括:根据真实矿区的二维地图与等高线地形图,建立与之完全相同的虚拟矿区;建立真实矿区坐标原点和虚拟矿区坐标原点的对应关系,将虚拟矿区输入Unity仿真环境;在真实矿区与虚拟矿区中的相同位置取另外一个参考点,该参考点与坐标原点相互独立,获取真实矿区的经纬度坐标与虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的比例关系,从而实现根据真实矿区的经纬度坐标信息到所述虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的X‑Z空间坐标投影变换;在虚拟矿区的X‑Z平面坐标确定后,在Unity仿真环境求得该经纬度坐标的地理位置点在虚拟矿区中的y值,即高度值。
Description
技术领域
本发明涉及矿区地形管理领域,尤其涉及一种真实矿区和虚拟矿区的三维空间坐标转换方法、存储介质和计算装置。
背景技术
由于生产作业需要,矿区地形在每个作业周期内都会发生不同程度的地形结构变化,为直观地进行可视化管理,需要将真实矿区的地形转换成三维的虚拟矿区,由于在转换过程中,真实矿区的经纬度信息无法直接和虚拟矿区的坐标点进行关联,无法在虚拟矿区中直接通过经纬度信息获取对应坐标点的高度值及进行高度更新。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷,本发明的目的是提供一种三维空间坐标转换方法、存储介质和计算装置,以实现真实矿区和虚拟矿区数据的同步,获取矿区的高度变化。
为此,本申请的第一方面提供了一种三维空间坐标转换方法,包括:
步骤S1:根据真实矿区的二维地图与等高线地形图,建立与之完全相同的虚拟矿区;
步骤S2:建立真实矿区坐标原点和虚拟矿区坐标原点的对应关系,将虚拟矿区输入Unity仿真环境;
步骤S3:在真实矿区与虚拟矿区中的相同位置取另外一个参考点,该参考点与坐标原点相互独立,获取真实矿区的经纬度坐标与虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的比例关系,从而实现根据真实矿区的经纬度坐标信息到所述虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的X-Z空间坐标投影变换;
步骤S4:在虚拟矿区的X-Z平面坐标确定后,在Unity仿真环境求得该经纬度地理位置点在虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的Y值,即高度值。
进一步的,所述步骤S1具体包括:
(1)根据真实矿区的二维地图与等高线地形图,选定需要绘制3D地形的地图范围;
(2)将确定范围的等高线地形图转化成高度图;
(3)将高度图导入3D制图软件中,通过所述3D制图软件自带的地形编辑器自动识别高度图的位置信息生成3D地形。
进一步的,所述3D制图软件为3Dmax、Sketchup中的一种。
进一步的,步骤S2具体包括:在真实矿区中选择某一地理标志点作为坐标原点,记录该点的经纬度坐标,在虚拟矿区选取与真实矿区的坐标原点对应的虚拟矿区坐标原点,将虚拟矿区输入Unity仿真环境。
进一步的,所述步骤S2中选取矿区左下角点作为坐标原点。
进一步的,所述步骤S3具体包括:
步骤S31:在真实矿区与虚拟矿区中的相同位置取另外一个参考点,该参考点与坐标原点相互独立,分别记录下该参考点的在真实矿区的经纬度坐标与在虚拟矿区的三维虚拟坐标;
步骤S32:根据真实矿区和虚拟矿区的坐标原点与参考点的空间坐标对应关系求解真实矿区的经纬度坐标与虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的比例关系,从而实现根据真实矿区的经纬度坐标信息到所述虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的X-Z空间坐标投影变换,所述三维虚拟空间坐标的Y值用于表示虚拟矿区的高度信息。
进一步的,所述步骤S32具体包括:
(1)选择三维虚拟空间坐标的坐标原点Oo(0,y,0),记录该坐标原点的在真实矿区中的经纬度信息J1,其中y为任意值;
(2)在X-Z平面空间中,选取虚拟矿区中另外一点的坐标(X1,Z1),同时再次记录该点在真实世界中的经纬度信息J2,那么经纬度值与虚拟矿区的换算比率k为:(J2_x-J1_x)/(X1-Oo)=(J2_x-J1_x)/X1,其中,其中J1_x、J1_z、J2_x、J2_z分别表示经纬度信息J1、J2中的经度信息和纬度信息;对于真实矿区中任一点的经纬度信息Jn,则该点在虚拟矿区中的x坐标为(Jn_x/k),z坐标为(Jn_z/k);其中Jn_x、Jn_z分别表示经纬度信息Jn中的经度信息和纬度信息。
进一步的,所述步骤S4具体包括:
(1)新建虚拟球体,并为该虚拟球体添加刚体属性,并将其X-Z坐标设置为经过经纬度转换后得到的虚拟矿区中的坐标位置;将该球体的y值设置为当前虚拟矿区的最大高度值;
(2)让球体做自由落体运动,并限制该球体在落地后的旋转与位移;
(3)检测球体掉落到虚拟矿区的掉落点,所述掉落点即为该经纬度坐标点所对应的三维虚拟空间坐标点,落地点的y值即为该经纬坐标点所对应的高度值;或通过向球体正下方发射射线,射线所击中的虚拟矿区点位高度即为该点的y值,即高度值。
本申请实施例第二方面提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如本申请第一方面所述的三维空间坐标转换方法的步骤。
本申请实施例第二方面提供一种计算装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行时实现如本申请第一方面所述的三维空间坐标转换方法中的步骤。
本发明实现了如下技术效果:
本发明采用unity仿真环境实现真实矿区和虚拟矿区的三维空间坐标转换方法,以便于实现虚拟矿区数据的动态更新并可通过输入经纬度坐标查询该坐标点在虚拟矿区中的高度值。
附图说明
图1是本发明的三维空间坐标转换方法的流程图;
图2是虚拟矿区图示;
图3是建立的虚拟球体与虚拟矿区的相对关系图示。
具体实施方式
为进一步说明各实施例,本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分,其主要用以说明实施例,并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容,本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制,而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1、图2、图3所示,本发明提出了一种真实矿区和虚拟矿区的三维空间坐标转换方法,包括以下步骤:
步骤S1:根据真实矿区的二维地图与等高线地形图,建立与之完全相同的虚拟矿区。该步骤通过3Dmax、Sketchup等3D制图软件实现。
如采用3Dmax,其实现方式为:
(1)根据真实矿区的二维地图与等高线地形图(如CAD格式图纸),选定需要绘制3D地形的地图范围;
(2)将确定范围的等高线地形图转化成高度图(即灰度图,用不同灰度值表示不同的高度);
(3)将高度图导入3Dmax中,通过3Dmax自带的地形编辑器自动识别高度图的位置信息生成3D地形。
如Sketchup等3D制图软件,也具有类似的地形自动生成工具,可通过这些工具从高度图(灰度图)自动生成3D地形。
步骤S2:在真实矿区中选择某一地理标志点作为坐标原点,记录该点的经纬度坐标,在具体应用中,通常取矿区左下角点作为坐标原点;在虚拟矿区选取与真实矿区的坐标原点对应的虚拟矿区坐标原点,将虚拟矿区输入Unity仿真环境,通过设立与真实矿区对应的坐标原点,从而对虚拟矿区的位置坐标进行归一化处理,方便后续的虚拟矿区的位置坐标的计算。
步骤S3:在真实矿区与虚拟矿区中的相同位置取另外一个参考点,该参考点与坐标原点相互独立,获取真实矿区的经纬度坐标与虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的比例关系,从而实现根据真实矿区的经纬度坐标信息到所述虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的X-Z空间坐标投影变换。
该步骤具体包括:
步骤S31:在真实矿区与虚拟矿区中的相同位置取另外一个参考点,该参考点与坐标原点相互独立,分别记录下该参考点的在真实矿区的经纬度坐标与在虚拟矿区的三维虚拟坐标;
步骤S32:根据真实矿区和虚拟矿区的坐标原点与参考点的空间坐标对应关系求解真实矿区的经纬度坐标与虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的比例关系,从而实现根据真实矿区的经纬度坐标信息到所述虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的X-Z空间坐标投影变换,所述三维虚拟空间坐标的Y值用于表示虚拟矿区的高度信息。步骤S32计算过程如下:
(1)选择三维虚拟空间坐标的坐标原点Oo(0,y,0),(其中y为高度值,初始值可以为任意值);记录该坐标原点的在真实矿区中的经纬度信息J1;
(2)在X-Z平面空间中,选取虚拟矿区中另外一点的坐标(X1,Z1),同时再次记录该点在真实世界中的经纬度信息J2,那么经纬度值与虚拟矿区坐标的换算比率k为:(J2_x-J1_x)/(X1-Oo_x)或(J2_z-J1_z)/(Z1-Oo_z),其中,其中J1_x、J1_z、J2_x、J2_z分别表示经纬度信息J1、J2中的经度信息和纬度信息,Oo_x=0,Oo_z=0;那么任给一真实矿区的经纬度信息Jn,则该点在虚拟矿区中的x坐标为(Jn_x/k),z坐标为(Jn_z/k)。
步骤S4:在虚拟矿区的X-Z平面坐标确定后,在Unity仿真环境根据刚体垂直下落法求得该经纬度地理位置点虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的Y值,即高度值,方法如下:
(1)新建虚拟球体,并为该虚拟球体添加刚体属性,并将其X-Z坐标设置为经过经纬度转换后得到的虚拟矿区中的坐标位置;将该球体的高度Y值设置为当前虚拟矿区的最大高度值;
(2)让球体做自由落体运动,并限制该球体在落地后的旋转与位移;
(3)检测球体掉落到虚拟矿区的掉落点,所述掉落点即为该经纬度坐标点所对应的三维虚拟矿区地理点,落地点的高度值y即为该经纬坐标点所对应的高度值;或通过向球体正下方发射射线,射线所击中的虚拟矿区点位高度即为该点的高度Y值,从而完成真实矿区与虚拟矿区的三维空间坐标转换。
本发明采用unity仿真环境实现三维空间坐标转换方法,以便于实现虚拟矿区数据的动态更新,并可通过输入经纬度坐标查询该坐标点在虚拟矿区中的高度值。
基于同一发明构思,本申请另一实施例提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如本申请上述任一实施例所述的方法中的步骤。
基于同一发明构思,本申请另一实施例提供一种计算装置。该计算装置包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行时实现本申请上述任一实施例所述的方法中的步骤。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
本领域内的技术人员应明白,本申请实施例的实施例可提供为方法、装置或计算机程序产品。因此,本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、终端设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上,使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明,但所属领域的技术人员应该明白,在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内,在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化,均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种三维空间坐标转换方法,其特征在于,包括:
步骤S1:根据真实矿区的二维地图与等高线地形图,建立与之完全相同的虚拟矿区;
步骤S2:建立真实矿区坐标原点和虚拟矿区坐标原点的对应关系,将虚拟矿区输入Unity仿真环境;
步骤S3:在真实矿区与虚拟矿区中的相同位置取另外一个参考点,该参考点与坐标原点相互独立,获取真实矿区的经纬度坐标与虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的比例关系,从而实现根据真实矿区的经纬度坐标信息到所述虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的X-Z空间坐标投影变换;
步骤S4:在虚拟矿区的X-Z平面坐标确定后,在Unity仿真环境求得该经纬度地理位置点在虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的Y值,即高度值。
2.如权利要求1所述的三维空间坐标转换方法,其特征在于,步骤S1具体包括:
(1)根据真实矿区的二维地图与等高线地形图,选定需要绘制3D地形的地图范围;
(2)将确定范围的等高线地形图转化成高度图;
(3)将高度图导入3D制图软件中,通过所述3D制图软件自带的地形编辑器自动识别高度图的位置信息生成3D地形。
3.如权利要求1所述的三维空间坐标转换方法,其特征在于,所述3D制图软件为3Dmax、Sketchup中的一种。
4.如权利要求1所述的三维空间坐标转换方法,其特征在于,步骤S2具体包括:在真实矿区中选择某一地理标志点作为坐标原点,记录该点的经纬度坐标,在虚拟矿区选取与真实矿区的坐标原点对应的虚拟矿区坐标原点,将虚拟矿区输入Unity仿真环境。
5.如权利要求4所述的三维空间坐标转换方法,其特征在于,所述步骤S2中选取矿区左下角点作为坐标原点。
6.如权利要求1所述的三维空间坐标转换方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:
步骤S31:在真实矿区与虚拟矿区中的相同位置取另外一个参考点,该参考点与坐标原点相互独立,分别记录下该参考点的在真实矿区的经纬度坐标与在虚拟矿区的三维虚拟坐标;
步骤S32:根据真实矿区和虚拟矿区的坐标原点与参考点的空间坐标对应关系求解真实矿区的经纬度坐标与虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的比例关系,从而实现根据真实矿区的经纬度坐标信息到所述虚拟矿区的三维虚拟空间坐标的X-Z空间坐标投影变换,所述三维虚拟空间坐标的Y值用于表示虚拟矿区的高度信息。
7.如权利要求6所述的三维空间坐标转换方法,其特征在于,所述步骤S32具体包括:
(1)选择三维虚拟空间坐标的坐标原点Oo(0,y,0),记录该坐标原点的在真实矿区中的经纬度信息J1,其中y为任意值;
(2)在X-Z平面空间中,选取虚拟矿区中另外一点的坐标(X1,Z1),同时再次记录该点在真实世界中的经纬度信息J2,那么经纬度值与虚拟矿区的换算比率k为:(J2_x-J1_x)/(X1-Oo_x)或(J2_z-J1_z)/(Z1-Oo_z),其中,其中J1_x、J1_z、J2_x、J2_z分别表示经纬度信息J1、J2中的经度信息和纬度信息,Oo_x=0,Oo_z=0;对于真实矿区中任一点的经纬度信息Jn,则该点在虚拟矿区中的x坐标为(Jn_x/k),z坐标为(Jn_z/k);其中Jn_x、Jn_z分别表示经纬度信息Jn中的经度信息和纬度信息。
8.如权利要求1所述的三维空间坐标转换方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括:
(1)新建虚拟球体,并为该虚拟球体添加刚体属性,并将其X-Z坐标设置为经过经纬度转换后得到的虚拟矿区中的坐标位置;将该球体的y值设置为当前虚拟矿区的最大高度值;
(2)让球体做自由落体运动,并限制该球体在落地后的旋转与位移;
(3)检测球体掉落到虚拟矿区的掉落点,所述掉落点即为该经纬度坐标点所对应的三维虚拟空间坐标点,落地点的y值即为该经纬坐标点所对应的高度值;或通过向球体正下方发射射线,射线所击中的虚拟矿区点位高度即为该点的y值,即高度值。
9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该程序被处理器执行时实现如权利要求1-8任一所述的三维空间坐标转换方法中的步骤。
10.一种计算装置,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行时实现如权利要求1-8任一所述的三维空间坐标转换方法中的步骤。
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CN114625795A (zh) * | 2022-03-25 | 2022-06-14 | 北京商询科技有限公司 | 一种地图数据转换方法、装置及设备 |
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