1.一種基于時(shí)序特征和粒子系統(tǒng)的Web GIS時(shí)空過(guò)程模擬方法,其特征在于:包括以下步驟:
步驟1,WebGIS場(chǎng)景創(chuàng)建:采用網(wǎng)絡(luò)繪圖標(biāo)準(zhǔn)WebGL進(jìn)行WebGIS場(chǎng)景的創(chuàng)建,創(chuàng)建后的WebGIS場(chǎng)景包括三維數(shù)字地球、相機(jī)一和渲染器一;
步驟2,粒子系統(tǒng)場(chǎng)景創(chuàng)建:創(chuàng)建粒子系統(tǒng)場(chǎng)景,創(chuàng)建后的粒子系統(tǒng)場(chǎng)景包括粒子發(fā)射器、相機(jī)二和渲染器二;
步驟3,場(chǎng)景融合:將步驟1創(chuàng)建的WebGIS場(chǎng)景和步驟2創(chuàng)建的粒子系統(tǒng)場(chǎng)景進(jìn)行融合,具體融合方法為:
a)同步坐標(biāo)系統(tǒng):將步驟1創(chuàng)建的WebGIS場(chǎng)景的坐標(biāo)系統(tǒng)和步驟2創(chuàng)建的粒子系統(tǒng)場(chǎng)景的坐標(biāo)系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一,并同步到WGS84;
b)同步相機(jī)視野:坐標(biāo)系統(tǒng)同步完成后,將WebGIS場(chǎng)景中相機(jī)一的視野與粒子系統(tǒng)場(chǎng)景中相機(jī)二的視野進(jìn)行同步;
c)同步視點(diǎn)變換矩陣:將視野同步后的相機(jī)一和相機(jī)二的視點(diǎn)變換矩陣進(jìn)行同步;
d)獲取WebGIS中實(shí)體的位置關(guān)系:獲取WebGIS中包含三維數(shù)字地球在內(nèi)所有實(shí)體的位置信息,并將其中的地理坐標(biāo)系轉(zhuǎn)為世界坐標(biāo)系;
e)粒子系統(tǒng)中映射實(shí)體:在粒子系統(tǒng)中創(chuàng)建與步驟3d中實(shí)體等大小的映射實(shí)體;
步驟4,時(shí)空過(guò)程抽象表達(dá):場(chǎng)景融合完成后,進(jìn)行自然現(xiàn)象的時(shí)空過(guò)程抽象表達(dá),時(shí)空過(guò)程抽象表達(dá)的具體方法為:
a)定義裁剪空間:獲取視點(diǎn)位置、視線方向和視角參數(shù),并定義視錐體,從而定義裁剪空間;
b)定義生存屬性:定義粒子系統(tǒng)中粒子的生存屬性,包括粒子的產(chǎn)生時(shí)間、壽命和可視范圍;
c)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)模型:構(gòu)造粒子的運(yùn)動(dòng)模型,運(yùn)動(dòng)模型包括風(fēng)場(chǎng)模型和重力模型;
步驟5,粒子狀態(tài)更新:粒子狀態(tài)更新具體包括以下步驟:
a)銷毀粒子系統(tǒng)中生命周期結(jié)束的粒子;
b)更新WebGIS實(shí)體在粒子系統(tǒng)中的大小和坐標(biāo);
c)根據(jù)實(shí)體的位置關(guān)系判斷粒子是否被遮擋,隱藏被遮擋的粒子;
d)依據(jù)步驟4c中定義的運(yùn)動(dòng)模型計(jì)算粒子的速度、加速度;
e)更新粒子世界坐標(biāo);
f)更新粒子的當(dāng)前年齡;
g)根據(jù)步驟4a中定義的裁剪空間范圍判斷粒子是否在視野內(nèi),隱藏不在視野內(nèi)的粒子;
步驟6,執(zhí)行渲染:分別對(duì)WebGIS場(chǎng)景和粒子系統(tǒng)場(chǎng)景進(jìn)行渲染。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序特征和粒子系統(tǒng)的Web GIS時(shí)空過(guò)程模擬方法,其特征在于:所述步驟5g中,判斷粒子完全落在視錐體外的公式為:
aivx+biyy+civz+di<-rv
對(duì)于i=1,2,3,4都成立;
式中(ai、bi、ci)為平面的法向量,di為平面到遠(yuǎn)點(diǎn)的距離,(vx、vy、vz)為粒子的坐標(biāo),rv為平面到攝像機(jī)射線的距離;
若粒子位于視錐體的遠(yuǎn)、近、上、下、左、右6個(gè)平面內(nèi),則粒子可見(jiàn)且生存,否則粒子不可見(jiàn)而消隱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序特征和粒子系統(tǒng)的Web GIS時(shí)空過(guò)程模擬方法,其特征在于:所述步驟4a中,視錐體的四個(gè)側(cè)面所在平面可表示為
aix+biy+ciz+di=0,i=1,2,3,4;
式中(ai、bi、ci)為平面的法向量,di為平面到遠(yuǎn)點(diǎn)的距離,(x、y、z)為平面上點(diǎn)的坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序特征和粒子系統(tǒng)的Web GIS時(shí)空過(guò)程模擬方法,其特征在于:所述步驟4b中,新產(chǎn)生粒子的數(shù)量N可以由下式給出:
N=[MN+Rand()*VN]*A/S
其中,MN為粒子數(shù)平均值,VN為其方差,A為顯示區(qū)面積,S為粒子的大小,Rand()為一個(gè)-1.0到+1.0的隨機(jī)數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序特征和粒子系統(tǒng)的Web GIS時(shí)空過(guò)程模擬方法,其特征在于:所述步驟3e中,WebGIS中的實(shí)體包括三維數(shù)字地球,加載的模型和幾何圖形。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序特征和粒子系統(tǒng)的Web GIS時(shí)空過(guò)程模擬方法,其特征在于:所述步驟6中,WebGIS場(chǎng)景渲染包括更新地球顯示狀態(tài)、地球表面空間瓦片數(shù)據(jù)和矢量要素,并創(chuàng)建繪制和清除命令操作。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時(shí)序特征和粒子系統(tǒng)的Web GIS時(shí)空過(guò)程模擬方法,其特征在于:所述步驟6中,渲染粒子系統(tǒng)場(chǎng)景時(shí),采用mipmap控制紋理細(xì)節(jié)層次,消除粒子靠近或原理視點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)的失真或問(wèn)題區(qū)域。