制種基地三維可視化地理信息系統的制作方法
【專利摘要】一種制種基地三維可視化地理信息系統，包括拍攝裝置、GPS定位裝置、三維激光點云掃描儀、三維圖像生成單元、三維地圖模型生成單元、存儲單元以及展示子系統；拍攝裝置用于獲取種子基地的實景圖像，GPS定位裝置用于在拍攝裝置獲取實景圖像的同時記錄拍攝裝置各移動點的地理位置信息；三維激光點云掃描儀用于在拍攝裝置獲取實景圖像的同時采集種子基地的三維空間數據；三維圖像生成單元用于根據實景圖像及地理位置信息合成三維實景影像；三維地圖模型生成單元用于根據基地的三維空間數據生成三維地圖模型；存儲單元用于存儲三維實景影像、地理位置信息及三維地圖模型；展示子系統用于展示三維實景影像及三維地圖模型。
【專利說明】制種基地三維可視化地理信息系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及地理信息系統(Geographic Information System, GIS)領域,尤其涉及一種制種基地三維可視化地理信息系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國經濟的發展和農業技術的推廣，種子產品的品種豐富而且數量充足，然而與此同時，質量隱患卻令人擔憂。在整個種子生產的各個環節都潛伏著質量安全風險因素，一方面在種子育繁種植過程中由于生產者經驗技術或利益驅動造成種子產品質量安全問題；另一方面，對種子種植基地的種子繁育環境、實時生長狀況等數據的監控不夠也常常導致種子產品質量下降。
【發明內容】
[0003]鑒于此，實有必要提供一種能夠采集并展示制種基地的種子繁育環境、實時生長狀況等數據的制種基地三維可視化地理信息系統。
[0004]本發明解決為了解決上述問題，本發明提供一種制種基地三維可視化地理信息系統，包括拍攝裝置、GPS定位裝置、三維激光點云掃描儀、三維圖像生成單元、三維地圖模型生成單元、存儲單元以及展示子系統；所述拍攝裝置用于獲取種子基地的實景圖像，所述GPS定位裝置用于在拍攝裝置獲取實景圖像的同時記錄所述拍攝裝置各移動點的地理位置信息；所述三維激光點云掃描儀用于在拍攝裝置獲取實景圖像的同時采集種子基地的三維空間數據；所述三維圖像生成單元用于根據實景圖像及地理位置信息合成三維實景影像；所述三維地圖模型生成單元用于根據基地的三維空間數據生成三維地圖模型；所述存儲單元用于存儲所述三維實景影像、所述地理位置信息及所述三維地圖模型；所述展示子系統用于展示所述三維實景影像及所述三維地圖模型。
[0005]在其中一個實施方式中，所述制種基地三維可視化地理信息系統還包括用于搭載所述拍攝裝置、所述GPS定位裝置以及所述三維激光點云掃描儀的交通工具，所述交通工具為汽車及航拍飛機。
[0006]在其中一個實施方式中，所述制種基地三維可視化地理信息系統還包括姿態感應器，用于感應所述拍攝裝置的拍攝姿態，所述三維圖像生成單元根據所述拍攝姿態信息及地理位置信息計算每張圖像中每個像素點的三維坐標。
[0007]在其中一個實施方式中，所述展示子系統包括服務器端及客戶端；所服務器端與所述存儲單元進行網絡連接通信并由所述存儲單元向所述服務器端傳輸所述三維實景影像及所述虛擬三維地圖模型；所述客戶端與所服務器進行網絡連接通信并由服務器端向客戶端傳輸所述三維實景影像及所述三維地圖模型，所述客戶端包括用于顯示所述三維實景影像及所述三維地圖模型的觸控顯示器。
[0008]在其中一個實施方式中，所述服務器端與所述客戶端采用B/S架構或者采用C/S架構。[0009]在其中一個實施方式中，所所述拍攝裝置采用錄像模式對制種基地的場景進行多角度環視拍攝，然后進行后期由三維圖像生成模塊縫合并加載播放程序來完成三維實景影像，三維實景影像在瀏覽過程中可以由觀賞者對圖像進行放大、縮小、移動、漫游及多角度觀看的相關操作。
[0010]在其中一個實施方式中，所述三維實景影像能夠實現插入熱點鏈接、多場景之間虛擬漫游、雷達方位導航功能，三維實景影像的瀏覽分為自由漫游、路徑漫游方式，能實現場景的720°旋轉、平移、視距遠近調整、景觀高低調整以及場景縮放。
[0011]在其中一個實施方式中，三維地圖模型將三維實景影像及地理位置信息關聯起來，在三維空間漫游過程中，觀賞者能夠查看制種企業的種植基地的相關信息，包括種植品種、株聞、間距、長勢、田塊分布信息。
[0012]在其中一個實施方式中，三維地圖模型展示中，通過輸入企業的名稱來查詢三維空間數據庫，得到企業的相關信息，包括企業品種審定編號、檢驗檢疫編號、種子產品檢驗數據，同時可以得到企業在三維場景中的位置并將視點定位到三維空間中單位的位置。
[0013]在其中一個實施方式中，通過三維仿真系統，用戶可以得到企業基地的三維空間信息以及企業的描述信息，通過三維圖形點擊訪問數據庫信息，可實現單點數據庫信息顯示，種植品種區域的條件查詢，包括矩形框選、圓選及多邊形選擇方式，返回結果按列表顯示，可精細化查詢目標，并完成目標的準確定位。
[0014]通過本發明制種基地三維可視化地理信息系統，各地種子站工作人員定期拍攝種植基地的實景照片，經軟件技術人員技術處理后發布，實現種子管理局對各個地區制種企業種植基地的監管和種子繁育種植數據分析，確保各制種基地的種子繁育的正常發展和國家糧食種植安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明的制種基地三維可視化地理信息系統的組成方框示意圖。
[0016]圖2為本發明的制種基地三維可視化地理信息系統的用于搭載拍攝裝置、GPS定位裝置及三維激光點云掃描儀的汽車的示意圖。
[0017]圖3為本發明的制種基地三維可視化地理信息系統的拍攝裝置的示意圖。
[0018]圖4為本發明的制種基地三維可視化地理信息系統的三維激光點云掃描儀的示意圖。
[0019]圖5為本發明的制種基地三維可視化地理信息系統的服務器端與客戶端的架構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本實施例做進一步的說明。
[0021]請參閱圖1，為本發明的制種基地三維可視化地理信息系統的組成方框示意圖。本發明提供的制種基地三維可視化地理信息系統，包括拍攝裝置、GPS (global positingsystem)定位裝置、三維激光點云掃描儀、三維圖像生成單元、三維地圖模型生成單元、存儲單元以及展示子系統；所述拍攝裝置用于獲取種子基地的實景圖像，所述GPS定位裝置用于在拍攝裝置獲取實景圖像的同時記錄所述拍攝裝置各移動點的地理位置信息；所述三維激光點云掃描儀用于在拍攝裝置獲取實景圖像的同時采集種子基地的三維空間數據；所述三維圖像生成單元用于根據實地圖像及地理位置信息合成三維實景影像；所述三維地圖模型生成單元用于根據基地的三維空間數據生成三維地圖模型；所述存儲單元用于存儲所述三維實景影像、所述地理位置信息及所述三維地圖模型；所述展示子系統用于展示所述三維實景影像及所述三維地圖模型。
[0022]其中，拍攝裝置(如圖3所示)、GPS定位裝置、三維激光點云掃描儀均連接至一計算機；所述三維圖像生成單元、三維地圖模型生成單元均為計算機的軟件模塊，存儲單元則為該計算機的硬件。所述拍攝裝置采用錄像模式制種基地的場景進行多角度環視拍攝以獲得圖像，然后由三維圖像生成模塊進行后期縫合并加載播放程序來完成三維實景影像。所述制種基地三維可視化地理信息系統還包括用于搭載所述拍攝裝置、所述GPS定位裝置以及所述三維激光點云掃描儀的交通工具，所述交通工具為汽車及航拍飛機。交通工具還可采用其他方式，本實施方式中，采用汽車搭載所述拍攝裝置、所述GPS定位裝置以及三維激光點云掃描儀(如圖2所不)。
[0023]所述制種基地三維可視化地理信息系統還包括姿態感應器，用于感應所述拍攝裝置的拍攝姿態，所述三維圖像生成單元根據所述拍攝姿態信息及地理位置信息計算每張圖像中每個像素點的三維坐標。其中所述姿態感應器同時也連接到計算機以將其獲得的拍攝姿態信息傳輸至計算機，姿態感應器與計算機均搭載于汽車上。
[0024]如圖4所示，所述三維激光點云掃描儀(例如采用FARO公司型號為FAR0Focus3D的三維激光點云掃描儀)，用于詳細的測量和三維建檔。掃描儀旋轉著激光觸摸著四周，激光束測量掃描儀與物體之間的距離，加上兩個旋轉角數據，物體的空間坐標得以確定。并結合照相技術僅在幾分鐘內即可得到數百萬個三維彩色數據點。此外，不同測站的掃描數據，通過公共的靶標球配準到同一坐標系中，形成一個整體，從而生成有關復雜環境的非常詳細的三維圖像和幾何形狀，對已有狀態進行精確的數字化再現。
[0025]如圖5所示，所述展示子系統包括服務器端及客戶端；所服務器端與所述存儲單元進行網絡連接通信并由所述存儲單元向所述服務器端傳輸所述三維實景影像及所述虛擬三維地圖模型；所述客戶端與所服務器進行網絡連接通信并由服務器端向客戶端傳輸所述三維實景影像及所述三維地圖模型，所述客戶端包括用于顯示所述三維實景影像及所述三維地圖模型的觸控顯示器。所述服務器端與所述客戶端采用B/S(即browser/server)架構或者采用C/S(即client/server)架構。
[0026]三維實景影像在瀏覽過程中可以由觀賞者對圖像進行放大、縮小、移動、漫游及多角度觀看的相關操作。所述三維實景影像能夠實現插入熱點鏈接、多場景之間虛擬漫游、雷達方位導航功能，三維實景影像的瀏覽分為自由漫游、路徑漫游方式，能實現場景的720°旋轉、平移、視距遠近調整、景觀高低調整以及場景縮放。
[0027]三維地圖模型將三維實景影像及地理位置信息關聯起來，在三維空間漫游過程中，觀賞者能夠查看制種企業的種植基地的相關信息，包括種植品種、株高、間距、長勢、田塊分布信息。三維地圖模型展示中，通過輸入企業的名稱來查詢三維空間數據庫，得到企業的相關信息，包括企業品種審定編號、檢驗檢疫編號、種子產品檢驗數據，同時可以得到企業在三維場景中的位置并將視點定位到三維空間中單位的位置。通過三維仿真系統，用戶可以得到企業基地的三維空間信息以及企業的描述信息，通過三維圖形點擊訪問數據庫信息，可實現單點數據庫信息顯示，種植品種區域的條件查詢，包括矩形框選，圓選、多邊形選擇等方式，返回結果按列表顯示，可精細化查詢目標，并完成目標的準確定位。
[0028]以下以某省制種基地為例說明本發明的制種基地三維可視化地理信息系統可實現功能。
[0029]某省種植基地的圖形瀏覽:
[0030]I)圖形快速縮放:能對場景進行快速的放大、縮小、返回初始狀態等功能。
[0031]2)圖形平滑漫游:系統為用戶提供平滑的漫游功能，并實現無縫、無刷新的視覺效果，便于用戶瀏覽及快速定位。
[0032]某省制種企業的三維模型加載:
[0033]系統可以加載提供的一定格式的外部三維模型數據，同時采用三維實物模型匹配矢量數據的技術，將模型與地形表面進行準確配準，生成的景觀具有極高的精細程度。根據目標對象的實際三維地理坐標，模型批量數據的導入與管理，構建真實的三維景觀模型。在此三維景觀模型中，模型之間的空間位置關系與實地完全對應，實現了真實三維景觀的再現，同時鏈接響應的屬性信息，實現在空間上多層次的查詢與管理。
[0034]某省制種企業的場景瀏覽:
[0035]三維場景的瀏覽可分為自由漫游、路徑漫游等方式，能實現場景的旋轉(720° )、平移，視距遠近調整，建筑高低調整以及場景縮放等，用戶可直接使用相應的操作鍵，完成3D場景的漫游工作。另外，通過停放、點擊標志點，讀取數據庫并顯示相關信息，包括田間植物長勢、生產加工車間建筑等。
[0036]空間分析:
[0037]包括:通視分析、距離量測等基本功能。
[0038]某省制種企業的種植基地信息查詢:
[0039]三維空間數據庫將各種數據源關聯起來，方便了用戶的信息查詢。在三維空間漫游過程中，查看制種企業的種植基地的相關信息(如種植品種、株高、間距、長勢、田塊分布等信息)。通過輸入企業的名稱，通過查詢三維空間數據庫，得到企業的相關信息(企業品種審定編號、檢驗檢疫編號、種子產品檢驗數據等數據)，同時可以得到企業在三維場景中的位置。并將視點定位到三維空間中單位的位置。通過三維仿真系統，用戶可以得到企業基地的三維空間信息，以及企業的描述信息。通過三維圖形點擊訪問數據庫信息，可實現單點數據庫信息顯示，種植品種區域的條件查詢，包括矩形框選，圓選、多邊形選擇等方式，返回結果按列表顯示，可精細化查詢目標，并完成目標的準確定位。
[0040]通過本發明制種基地三維可視化地理信息系統，各地種子站工作人員定期拍攝種植基地的實景照片，經軟件技術人員技術處理后發布，實現種子管理局對各個地區制種企業種植基地的監管和種子繁育種植數據分析，確保各制種基地的種子繁育的正常發展和國家糧食種植安全。
[0041]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種制種基地三維可視化地理信息系統，包括拍攝裝置、GPS定位裝置、三維激光點云掃描儀、三維圖像生成單元、三維地圖模型生成單元、存儲單元以及展示子系統；所述拍攝裝置用于獲取種子基地的實景圖像，所述GPS定位裝置用于在拍攝裝置獲取實景圖像的同時記錄所述拍攝裝置各移動點的地理位置信息；所述三維激光點云掃描儀用于在拍攝裝置獲取實景圖像的同時采集種子基地的三維空間數據；所述三維圖像生成單元用于根據實景圖像及地理位置信息合成三維實景影像；所述三維地圖模型生成單元用于根據基地的三維空間數據生成三維地圖模型；所述存儲單元用于存儲所述三維實景影像、所述地理位置信息及所述三維地圖模型；所述展示子系統用于展示所述三維實景影像及所述三維地圖模型。
2.如權利要求1所述的制種基地三維可視化地理信息系統，其特征在于:所述制種基地三維可視化地理信息系統還包括用于搭載所述拍攝裝置、所述GPS定位裝置以及所述三維激光點云掃描儀的交通工具，所述交通工具為汽車及航拍飛機。
3.如權利要求2所述的制種基地三維可視化地理信息系統，其特征在于:所述制種基地三維可視化地理信息系統還包括姿態感應器，用于感應所述拍攝裝置的拍攝姿態，所述三維圖像生成單元根據所述拍攝姿態信息及地理位置信息計算每張圖像中每個像素點的三維坐標。
4.如權利要求1所述的制種基地三維可視化地理信息系統，其特征在于:所述展示子系統包括服務器端及客戶端；所服務器端與所述存儲單元進行網絡連接通信并由所述存儲單元向所述服務器端傳輸所述三維實景影像及所述虛擬三維地圖模型；所述客戶端與所服務器進行網絡連接通信并由服務器端向客戶端傳輸所述三維實景影像及所述三維地圖模型，所述客戶端包括用于顯示所述三維實景影像及所述三維地圖模型的觸控顯示器。
5.如權利要求4所述的制種基地三維可視化地理信息系統，其特征在于:所述服務器端與所述客戶端采用B/S架構或者采用C/S架構。
6.如權利要求4所述的制種基地三維可視化地理信息系統，其特征在于:所述拍攝裝置采用錄像模式對制種基地的場景進行`多角度環視拍攝，然后進行后期由三維圖像生成模塊縫合并加載播放程序來完成三維實景影像，三維實景影像在瀏覽過程中可以由觀賞者對圖像進行放大、縮小、移動、漫游及多角度觀看的相關操作。
7.如權利要求6所述的制種基地三維可視化地理信息系統，其特征在于:所述三維實景影像能夠實現插入熱點鏈接、多場景之間虛擬漫游、雷達方位導航功能，三維實景影像的瀏覽分為自由漫游、路徑漫游方式，能實現場景的720°旋轉、平移、視距遠近調整、景觀高低調整以及場景縮放。
8.如權利要求6所述的制種基地三維可視化地理信息系統，其特征在于:三維地圖模型將三維實景影像及地理位置信息關聯起來，在三維空間漫游過程中，觀賞者能夠查看制種企業的種植基地的相關信息，包括種植品種、株高、間距、長勢、田塊分布信息。
9.如權利要求8所述的制種基地三維可視化地理信息系統，其特征在于:三維地圖模型展示中，通過輸入企業的名稱來查詢三維空間數據庫，得到企業的相關信息，包括企業品種審定編號、檢驗檢疫編號、種子產品檢驗數據，同時可以得到企業在三維場景中的位置并將視點定位到三維空間中單位的位置。
10.如權利要求9所述的制種基地三維可視化地理信息系統，其特征在于:通過三維仿真系統，用戶可以得到企業基地的三維空間信息以及企業的描述信息，通過三維圖形點擊訪問數據庫信息，可實現單點數據庫信息顯示，種植品種區域的條件查詢，包括矩形框選、圓選及多邊形選擇方 式，返回結果按列表顯示，可精細化查詢目標，并完成目標的準確定位。
【文檔編號】G06Q50/02GK103823897SQ201410095134
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】冉永迪, 冉有華, 高亞軍, 邱鵬飛, 趙益壽 申請人:甘肅新空間環境科技有限公司