CN110349261B - 基于gis生成三维热力图的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于GIS生成三维热力图的方法，包括：获取待处理点要素数据对象集合，提取待处理点要素数据对象集合特征数据，根据特征数据得到其热力图位置坐标，根据位置坐标最大值和最小值得到二维热力灰度图长宽比例，根据长宽比例得到二维热力灰度图图片参数；确定点要素的热力分析的属性值阈值，生成二维热力灰度图，生成二维热力图；生成三维热力图片，绑定待处理点要素数据对象集合的视野，根据视野生成动态三维热力图。本发明提供的基于GIS生成三维热力图的方法，添加动态阈值控制能力，解决数据差距大造成的显示效果不好问题。解决现有三维热力图实现简单，不能自适应显示范围和根据视野自动调整热力分布的问题。

Description

基于GIS生成三维热力图的方法

技术领域

本申请涉及点要素数据对象集合制作技术领域，尤其涉及一种基于GIS生成三维热力图的方法。

背景技术

随着大数据的蓬勃发展，数据可视化技术也随之快速发展。由于大数据中捆绑着大量地理空间信息，而热力图以特殊高亮的形式显示数据的特性，作为一种直观的可视化方法，具有综合展示数据空间特征和属性特征的良好特性，可帮助各个领域的研究人员获取地理空间知识，因此深受欢迎。而用户对空间信息的展示需求也越来越多。

传统的热力图都是二维热力图，二维热力图仅是使用不同的填充颜色来区分不同的热力密度，而不同的热力密度之间仅能通过不同颜色代表的不同热力密度来模糊的展示热力密度之间存在差异，且不同位置之间的颜色对比不明显，使热力图的展示效果不够直观，对比效果大打则扣。现有的热力图实现方式相对简单，主要是针对于二维地图的解决方案，没有一整套完善的三维GIS实现方法。

发明内容

本申请公开了一种基于GIS生成三维热力图的方法，包括：

获取待处理点要素数据对象集合，所述待处理点要素数据对象集合包括多个点要素；

提取所述待处理点要素数据对象集合的特征数据，根据所述特征数据得到所述待处理点要素数据对象集合的热力图的位置坐标，根据所述位置坐标的最大值和所述位置坐标的最小值得到二维热力灰度图的长宽比例，根据所述长宽比例得到所述二维热力灰度图的图片参数；其中，所述特征数据包括所述点要素的经纬坐标和所述点要素的热力分析的属性值；

确定所述点要素的热力分析的属性值阈值：当所述点要素的热力分析的属性值最大值大于所述点要素的热力分析的属性值平均值时，所述阈值范围是0～1；

生成二维热力灰度图，根据所述图片参数生成一张空白图片，根据所述要素点所在位置的颜色生成二维热力灰度图：根据所述要素点创建一个缓冲区，所述缓冲区填充渐进的灰度带，灰度值从内而外逐渐减小；

生成二维热力图，根据叠加后的所述灰度值映射颜色，对所述二维热力灰度图重新着色，生成二维热力图；

生成三维热力图片，预设一个三维图形，所述三维图形包括三维地图或者三维建筑模型，将所述二维热力图贴合到所述三维图形上，生成三维热力图片；

获取动态三维热力图，绑定所述待处理点要素数据对象集合的视野，根据所述视野生成动态三维热力图。

优选的，所述图片参数包括所述二维热力灰度图的长度和宽度。

优选的，根据所述特征数据得到所述待处理点要素数据对象集合的热力图的位置坐标，进一步为，所述位置坐标包括多个所述点要素坐标，所述点要素坐标x，y根据以下方法得到：

其中，x是所述点要素横坐标，y是所述点要素纵坐标，x_min是所述待处理点要素数据对象集合中多个所述点要素横坐标的最小值，x_max是所述待处理点要素数据对象集合中多个所述点要素横坐标的最大值，y_min是所述待处理点要素数据对象集合中多个所述点要素纵坐标的最小值，y_max是所述待处理点要素数据对象集合中多个所述点要素纵坐标的最大值，w是所述待处理点要素数据对象集合的宽度，h是所述待处理点要素数据对象集合的长度。

优选的，所述待处理点要素数据对象集合的长度h根据以下方法得到：

h＝a×w，

其中，a是所述待处理点要素数据对象集合的长宽比，所述二维热力灰度图的宽度w为显示所述二维热力灰度图的显示器的分辨率。

优选的，所述点要素的热力数据最大值根据以下方法得到：

p_max＝α×p_1max，

其中，p_max是所述点要素的热力数据最大值，α是阈值，p_1max是所述点要素的热力分析的属性值最大值。

优选的，所述灰度值根据以下方法得到：

Q＝p/p_max×255，

其中，Q是灰度值，p是所述点要素的热力分析的属性值，p_max是所述点要素的热力数据最大值。

优选的，所述点要素包括当前视野内的点要素或者是全局视野内的点要素。

与现有技术相比，本发明提供的基于GIS生成三维热力图的方法，达到如下有益效果：

1、本发明提供的基于GIS生成三维热力图的方法，添加动态阈值控制能力，解决数据差距大造成的显示效果不好问题。

2、本发明提供的基于GIS生成三维热力图的方法，解决现有三维热力图实现简单，不能自适应显示范围和根据视野自动调整热力分布的问题。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明基于GIS生成三维热力图的方法的一种流程图；

图2为本发明基于GIS生成三维热力图的方法的又一种流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应注意到，所描述的实施例实际上仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，且实际上仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

实施例1：

参见图1，图1为本发明基于GIS生成三维热力图的方法的一种流程图；该方法包括：

步骤101、获取待处理点要素数据对象集合，待处理点要素数据对象集合包括多个点要素；待处理点要素数据对象集合是由多个单要素构成。

步骤102、提取待处理点要素数据对象集合的特征数据，根据特征数据得到待处理点要素数据对象集合的热力图的位置坐标，根据位置坐标的最大值和位置坐标的最小值得到二维热力灰度图的长宽比例，根据长宽比例得到二维热力灰度图的图片参数；其中，特征数据包括点要素的经纬坐标和点要素的热力分析的属性值；

步骤103、确定点要素的热力分析的属性值阈值：当点要素的热力分析的属性值最大值远大于点要素的热力分析的属性值平均值时，阈值范围是0-1；

步骤104、生成二维热力灰度图，根据图片参数生成一张空白图片，根据要素点所在位置的颜色生成二维热力灰度图：根据要素点创建一个缓冲区，缓冲区填充渐进的灰度带，灰度值从内而外逐渐减小；根据叠加后的灰度值映射颜色，生成二维热力灰度图；

步骤105、生成二维热力图，根据叠加后的所述灰度值映射颜色，对所述二维热力灰度图重新着色，生成二维热力图。根据每个点要素的灰度值确定其颜色，以叠加后的灰度值为索引，从一条有256种颜色的色带中映射颜色，并对二维热力灰度图重新着色，从而实现二维热力图。

步骤106、生成三维热力图片，预设一个三维图形，三维图形包括三维地图或者三维建筑模型，将二维热力图贴合到三维图形上，生成三维热力图片；当二维热力图贴合到三维图形上，三维图形是三维建筑物模型时，三维建筑物还包括三维建筑物所处位置的三维地图。

步骤107、获取动态三维热力图，绑定待处理点要素数据对象集合的视野，根据视野生成动态三维热力图。当待处理点要素数据对象集合的视野变化，重复上述过程直至视野无变化生成动态三维热力图。

当待处理点要素数据对象集合的视野变化时，重复上述步骤103至步骤106直至视野无变化生成动态三维热力图。

本发明提供的基于GIS生成三维热力图的方法，添加动态阈值控制能力，解决数据差距大造成的显示效果不好问题。解决现有三维热力图实现简单，不能自适应显示范围和根据视野自动调整热力分布的问题。

实施例2：

本申请基于GIS生成三维热力图的方法的又一实施例，该方法包括：

步骤201、获取待处理点要素数据对象集合，待处理点要素数据对象集合包括多个点要素；待处理点要素数据对象集合是由多个单要素构成。点要素包括当前视野内的点要素或者是全局视野内的点要素。

步骤202、提取待处理点要素数据对象集合的特征数据，根据特征数据得到待处理点要素数据对象集合的热力图的位置坐标，根据位置坐标的最大值和位置坐标的最小值得到二维热力灰度图的长宽比例，根据长宽比例得到二维热力灰度图的图片参数；图片参数包括二维热力灰度图的长度和宽度。其中，特征数据包括点要素的经纬坐标和点要素的热力分析的属性值；

在步骤202中，根据特征数据得到待处理点要素数据对象集合的热力图的位置坐标，进一步为，位置坐标包括多个点要素坐标，点要素坐标x，y根据以下方法得到：

其中，x是点要素横坐标，y是点要素纵坐标，x_min是待处理点要素数据对象集合中多个点要素横坐标的最小值，x_max是待处理点要素数据对象集合中多个点要素横坐标的最大值，y_min是待处理点要素数据对象集合中多个点要素纵坐标的最小值，y_max是待处理点要素数据对象集合中多个点要素纵坐标的最大值，w是待处理点要素数据对象集合的宽度，h是待处理点要素数据对象集合的长度。

在步骤202中，待处理点要素数据对象集合的长度h根据以下方法得到：

h＝a×w，

其中，a是待处理点要素数据对象集合的长宽比，二维热力灰度图的宽度w为显示二维热力灰度图的显示器的分辨率。

步骤203、确定点要素的热力分析的属性值阈值：当点要素的热力分析的属性值最大值远大于点要素的热力分析的属性值平均值时，阈值范围是0～1；

在步骤203中、点要素的热力数据最大值根据以下方法得到：

p_max＝α×p_1max，

其中，p_max是点要素的热力数据最大值，α是阈值，p_1max是点要素的热力分析的属性值最大值。

步骤204、生成二维热力灰度图，根据图片参数生成一张空白图片，根据要素点所在位置的颜色生成二维热力灰度图：根据要素点创建一个缓冲区，缓冲区填充渐进的灰度带，灰度值从内而外逐渐减小；根据叠加后的灰度值映射颜色，生成二维热力灰度图；

在步骤204中，灰度值根据以下方法得到：

Q＝p/p_max×255，

其中，Q是灰度值，p是点要素的热力分析的属性值，p_max是点要素的热力数据最大值。

步骤205、生成二维热力图，根据叠加后的所述灰度值映射颜色，对所述二维热力灰度图重新着色，生成二维热力图。根据每个点要素的灰度值确定其颜色，以叠加后的灰度值为索引，从一条有256种颜色的色带中映射颜色，并对二维热力灰度图重新着色，从而实现二维热力图。

步骤206、生成三维热力图片，预设一个三维图形，三维图形包括三维地图或者三维建筑模型，将二维热力图贴合到三维图形上，生成三维热力图片；当二维热力图贴合到三维图形上，三维图形是三维建筑物模型时，三维建筑物还包括三维建筑物所处位置的三维地图。

步骤207、获取动态三维热力图，绑定待处理点要素数据对象集合的视野，根据视野生成动态三维热力图。当待处理点要素数据对象集合的视野变化，重复上述过程直至视野无变化生成动态三维热力图。

当待处理点要素数据对象集合的视野变化时，重复上述步骤203至步骤206直至视野无变化生成动态三维热力图。

本发明提供的基于GIS生成三维热力图的方法，添加动态阈值控制能力，解决数据差距大造成的显示效果不好问题。解决现有三维热力图实现简单，不能自适应显示范围和根据视野自动调整热力分布的问题。

实施例3：

参见图2，图2为本发明基于GIS生成三维热力图的方法的又一种流程图。该方法包括：

步骤301、数据整理。

热力图的显示有两种模式，一种是全局模式，另一种为当前视野模式。全局模式是所有要素数据都参与运算、显示；当前视野模式仅是当前视野内要素进行运算、显示。

首先读取需要展示的带有经纬坐标(lon，lat)和需要热力分析属性值p的点要素，统计目标数据(全局或视野内数据)经纬度的最大最小值(即获取当前可视范围，最大值(x_max，y_max)，最小值(x_min，y_min))。根据经纬度最大最小值，确定热力图矩形图片的长宽比例。

然后根据长宽比设置需要生成的图片参数(长和宽)。比如长宽比为a，设定图片宽度为w(一般取屏幕分辨率，如1080)，则对应的另一条边长度h＝a×w。

最后根据经纬度与图片的对应比例，计算每个点要素在图片上的对应像素点位置(x，y)。以中国所在区位为例，计算公式为：

步骤302、阈值计算。

为实现更好的用户体验，本发明在热力图实现中添加阈值计算、修改功能，使得热力图的展示形式更加丰富，减少了离散数据对热力分析的影响。

根据点要素数据集合，统计目标数据，目标数据包括全局目标数据或视野内目标数据，需要热力分析的属性值p的最大值和平均数，当最大值远大于平均数时，按比例生成一个0～1之间的参考阈值α，同时提供最大参考阈值可供修改的接口，方便使用者自定义，从而计算出当热力数据最大值p_max等于当前数据最大值乘以参考阈值α。

步骤303、图片生成。

根据第一步的图片参数，生成一张空白图片，然后在图片上计算要素点所在位置的颜色，生成热力图片。具体如下：

为离散点设定一个半径，创建一个缓冲区；

对每个离散点的缓冲区，使用渐进的灰度带(完整的灰度带是0～255)从内而外，由浅至深地填充，当前灰度值为当前点要素值p除以区域内点要素最大值p_max乘以255；

由于灰度值可以叠加，灰度值越大颜色越亮，在灰度带中则显得越白。在实际中，可以选择ARGB模型中任一通道作为叠加灰度值，从而对于有缓冲区交叉的区域，可以叠加灰度值，因而缓冲区交叉的越多，灰度值越大，这块区域也就越“热”；

以叠加后的灰度值为索引，从一条有256种颜色的色带中(例如彩虹色)映射颜色，并对图像重新着色，从而实现热点图。

步骤304、图片上图。

根据目标所在区域，区域包括全局或视野内，生成一个填充当前区域的矩形，然后将生成的热力图片当作纹理填充到矩形上。为丰富三维热力图的展现形式，矩形区域可以设置为贴地或者贴建筑物展示。其中贴地为在三维地球球面上展现；贴建筑物兼顾贴地和贴建筑物，根据实际情况判断有建筑物的地方贴在建筑物表面，没有建筑物的地方贴地。

步骤305、动态生成。

绑定相机视野变化，视野变化根据监听鼠标滚轮事件和鼠标拖动事件，当视野发生变化后，重新执行步骤302到步骤304。至此一套完整的动态三维热力图完成。

本发明提供的基于GIS生成三维热力图的方法，添加动态阈值控制能力，解决数据差距大造成的显示效果不好问题。解决现有三维热力图实现简单，不能自适应显示范围和根据视野自动调整热力分布的问题。

通过以上各实施例可知，本申请存在的有益效果是：

1、本发明提供的基于GIS生成三维热力图的方法，添加动态阈值控制能力，解决数据差距大造成的显示效果不好问题。

2、本发明提供的基于GIS生成三维热力图的方法，解决现有三维热力图实现简单，不能自适应显示范围和根据视野自动调整热力分布的问题。

上面通过附图和实施例，对本申请的技术方案做虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (6)

1.一种基于GIS生成三维热力图的方法，其特征在于，包括步骤：

获取待处理点要素数据对象集合，所述待处理点要素数据对象集合包括多个点要素；

提取所述待处理点要素数据对象集合的特征数据，根据所述特征数据得到所述待处理点要素数据对象集合的热力图的位置坐标，根据所述位置坐标的最大值和所述位置坐标的最小值得到二维热力灰度图的长宽比例，根据所述长宽比例得到所述二维热力灰度图的图片参数；其中，所述特征数据包括所述点要素的经纬坐标和所述点要素的热力分析的属性值；

确定所述点要素的热力分析的属性值阈值：当所述点要素的热力分析的属性值最大值大于所述点要素的热力分析的属性值平均值时，所述阈值范围是0~1；

点要素的热力数据最大值根据以下方法得到：

p_max =α×p_1max，

其中，p_max是点要素的热力数据最大值，α是阈值，p_1max是点要素的热力分析的属性值最大值；

生成二维热力灰度图，根据所述图片参数生成一张空白图片，根据所述要素点所在位置的颜色生成二维热力灰度图：根据所述要素点创建一个缓冲区，所述缓冲区填充渐进的灰度带，灰度值从内而外逐渐减小；根据所述点要素的热力分析的属性值和所述点要素的热力数据最大值，确定每个点要素的当前灰度值；

生成二维热力图，根据叠加后的所述灰度值映射颜色，对所述二维热力灰度图重新着色，生成二维热力图；

生成三维热力图片，预设一个三维图形，所述三维图形包括三维地图或者三维建筑模型，将所述二维热力图贴合到所述三维图形上，生成三维热力图片；

获取动态三维热力图，绑定所述待处理点要素数据对象集合的视野，根据所述视野生成动态三维热力图。

2.根据权利要求1所述的基于GIS生成三维热力图的方法，其特征在于，所述图片参数包括所述二维热力灰度图的长度和宽度。

3.根据权利要求1所述的基于GIS生成三维热力图的方法，其特征在于，根据所述特征数据得到所述待处理点要素数据对象集合的热力图的位置坐标，进一步为，所述位置坐标包括多个所述点要素坐标，所述点要素坐标x，y根据以下方法得到：

其中，x是所述点要素横坐标，y是所述点要素纵坐标，

是所述待处理点要素数据对象集合中多个所述点要素横坐标的最小值，

是所述待处理点要素数据对象集合中多个所述点要素横坐标的最大值，

是所述待处理点要素数据对象集合中多个所述点要素纵坐标的最小值，

是所述待处理点要素数据对象集合中多个所述点要素纵坐标的最大值，w是所述待处理点要素数据对象集合的宽度，h是所述待处理点要素数据对象集合的长度，（lon，lat）为点要素的经纬坐标。

4.根据权利要求3所述的基于GIS生成三维热力图的方法，其特征在于，所述待处理点要素数据对象集合的长度h根据以下方法得到：

其中，a是所述待处理点要素数据对象集合的长宽比，所述二维热力灰度图的宽度w1为显示所述二维热力灰度图的显示器的分辨率。

5.根据权利要求1所述的基于GIS生成三维热力图的方法，其特征在于，每个点要素的当前灰度值根据以下方法得到：

，

其中，Q是每个点要素的当前灰度值，p是所述点要素的热力分析的属性值，p_max是所述点要素的热力数据最大值。

6.根据权利要求1所述的基于GIS生成三维热力图的方法，其特征在于，所述点要素包括当前视野内的点要素或者是全局视野内的点要素。

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