基于虚幻引擎的数字孪生城市空间坐标系实现方法、装置及存储介质

摘要

本发明公开了一种基于虚幻引擎的数字孪生城市空间坐标系实现方法，该方法在球空间体系的覆盖范围内通过等边三角形，将新构建的等边三角形覆盖区域的球形坐标数据映射到虚幻引擎的平面空间坐标体系中，直至构建的等边三角形将球形空间体系全部覆盖。通过该坐标系实现方法可以将传统gis的球形体系通过三角切面的算法映射到基于虚幻引擎的平面空间坐标体系，能够在虚幻引擎的数字孪生城市技术中实现了球形坐标系的正确定位；采用该方法建立的坐标系实现快速，精度可变，可根据技术应用的不同，随意变更精度。

说明书

技术领域

本发明涉及数字孪生技术领域，特别涉及一种基于虚幻引擎的数字孪生城市空间坐标系实现方法、装置及存储介质。

背景技术

随着科学技术的发展，数字孪生技术已经从理论概念逐步到技术应用的阶段。然而目前，从物理世界向虚拟世界的映射，有诸多技术问题需要解决，目前还没有一项技术能完美解决“数字孪生”中存在的所有问题，在当前技术环境下，游戏行业和GIS行业是最有可能成为数字孪生的主导行业，然而，谁能够率先跨出自身领域的框架，从更宏观的层面整合自身技术优势，投放到更多样的应用场景，则必将在今后“数字孪生”领域占据主动。

在游戏引擎中实现空间物理坐标技术是数字孪生发展的必然趋势。游戏引擎的核心优势主要在于强大的“场景表现力”，一方面通过实时动态的渲染，可以构建丰富精细的场景表现，以便更好的还原我们“看到”的这个世界；另一方面强大的物理引擎可以真实模拟现实世界的运行规则，这些技术也正是“数字孪生”迫切需要的。但是对于数字孪生来说，仅考虑人工建模是远远不够的，还需对其他方式获取的城市底板进行处理，处理的目的也不仅仅是“构建场景”，而是需要对数据的存储、交换、业务性分析层面提供全面的支持，而这些技术能力是游戏公司目前所不具备的，而这恰恰是GIS行业所擅长的。

GIS作为最早用于城市管理的技术之一，核心价值是提供了一个以地理学为依据的数据管理框架，并以此为基础实现对各类数据资源的统一管理和整合。相比游戏引擎，GIS在数据层面更具有“兼容性”，针对城市发展的需要， 对各行业所需要的数据（遥感影像、矢量数据、Iot、倾斜摄影、 BIM）等，都可以放入到“时空框架”内，形成城市的“数据资产”。如果将两者对优势结合在一起，在数据获取后，打通从数据管理到场景构建再到可视化表达的所有技术环节，形成一套高效的技术解决方案，那么必将大大推动“数字孪生”的发展。

但就目前现有技术而言，传统的球形坐标无法在虚幻中直接使用，由于球形坐标的特殊性，现有的球形坐标在虚幻引擎的平面坐标系的定位方法通常都会引起较大的误差，不能实现球形坐标在虚幻引擎的平面坐标系的准确定位。

发明内容

为克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于设计一种球空间体系在虚幻引擎空间的实现方法。

本专利还公开了一种基于虚幻引擎的数字孪生城市空间坐标系实现方法，其包括如下步骤：

1）建立虚幻引擎的平面空间坐标体系；

2）在球空间体系的覆盖范围内，根据定义的距离差作为边长，选取当前球形空间体系上的三个定位原点构建等边三角形；

3）将新构建的等边三角形覆盖区域的球形坐标数据映射到虚幻引擎的平面空间坐标体系中，并将映射的虚幻引擎的平面空间坐标数据存储到数据库内；

4）在当前球形空间体系上选择新的定位原点，以定义的距离差为边长，用两个原等边三角形的端点和一个新的定位原点构建新的等边三角形；

5）重复步骤3）、4），直至构建的等边三角形将球形空间体系全部覆盖，且等边三角形覆盖区域的球形坐标数据全部映射到虚幻引擎的平面空间坐标体系中。

优选的，所述球形坐标数据的经度、纬度值数据精确至小数点后八位。

优选的，步骤3）中球形坐标数据映射到虚幻引擎的平面空间坐标体系中时z轴数据不变，x轴与y轴数据进行映射。

优选的，所述作为边长的距离差的大小可调。

优选的，所述虚幻引擎的平面空间坐标体系的精度为5m。

本专利还公开了一种产品缺陷检测装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述方法的步骤。

本专利还公开了一种计算机存储介质，用于存储有计算机程序所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求所述的方法的步骤。

上述技术方案具有如下有益效果：通过该坐标系实现方法可以将传统gis的球形体系通过三角切面的算法映射到基于虚幻引擎的平面空间坐标体系，能够在虚幻引擎的数字孪生城市技术中实现了球形坐标系的正确定位；采用该方法建立的坐标系实现快速，精度可变，可根据技术应用的不同，随意变更精度。该坐标实现方法关键的技术变量都是可变的：幻引擎的平面空间坐标体系的可变精度，根定位原点的可变距离差，球形坐标系经纬度的可变精度，可满足数字技术对坐标系的不同精度要求。

附图说明

图1为本发发明实施例的流程图。

图2为本专利坐标映射示意图。

图3为本专利等边三角形构建示意图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。

如图1所示， 本专利公开了一种基于虚幻引擎的数字孪生城市空间坐标系实现方法，其主要目的是为了将传统gis的球形体系法映射到基于虚幻引擎的平面空间坐标体系中，从而在虚幻引擎的数字孪生城市技术中实现球形坐标系的正确定位。该坐标系实现方法具体包括如下步骤：

S1：在虚拟引擎环境下建立虚幻引擎的平面空间坐标体系，虚幻引擎的平面空间坐标体系的精度为5m。

S2：在球空间体系的覆盖范围内，根据定义的距离差作为边长，选取当前球形空间体系上的三个定位原点作为根定位原点，构建等边三角形（如图3所示）；上述距离差的大小可调，距离差的大小影响坐标的定位精度，距离差越大定位精度越差，距离差越小，定位精度越高。

S3：将新构建的等边三角形覆盖区域（包括等边三角形的端点）的球形坐标数据映射到虚幻引擎的平面空间坐标体系中(如图2所示），并将映射的虚幻引擎的平面空间坐标数据存储到数据库内，球形坐标数据的经度、纬度值数据精确至小数点后八位。在进行映射时，中球形坐标数据映射到虚幻引擎的平面空间坐标体系中时z轴数据不变，x轴与y轴数据进行映射。

S4：在当前球形空间体系上选择新的定位原点，以定义的距离差为边长，用两个原等边三角形的端点和一个新的定位原点构建新的等边三角形；

S5：重复步骤S3、S4，直至构建的等边三角形将球形空间体系全部覆盖，且等边三角形覆盖区域的球形坐标数据全部映射到虚幻引擎的平面空间坐标体系中。

为了更清楚的对本专利技术方案进行说明，下面通过具体实施例对本专利技术方案进行更详细的描述：

首先，建立虚幻引擎的平面空间坐标体系，然后在要转化的球形坐标系上选取三个根定位原点构建等边三角形（如图3所示），接着将该等边三角形上的点映射到虚幻引擎的平面空间坐标体系，如图2所示，将点A映射到点A1，该等边三角形覆盖的所有点都通过该方式进行映射，在虚幻引擎的平面空间坐标体系上得到对应的点坐标。

接着如图3所示，在球形坐标系上选择二级定位点，二级定位点可根据计算选择多个，每个二级定位点与两个根定位原点构建新的等边三角形，然后再如图2所示的方法，将新构建的等边三角形覆盖的所有点映射到虚幻引擎的平面空间坐标体系，如图中所示的将点B映射到点B1。接着再如图3所示，在球形坐标系上选择三级定位点，三级定位点可根据计算选择多个，每个三级定位点与原来以构建等边三角形的两个端点（包括根定位点、二级定位点）构建新的等边三角形， 然后再如图2所示的方法，将新构建的等边三角形覆盖的所有点映射到虚幻引擎的平面空间坐标体系，如图中所示的将点C映射到点C1。以此类推，不断重复上述步骤，直至当前的空间体系的覆盖范围的球形坐标系（经纬度精确至小数点后面八位）完全映射到基于虚幻引擎平面空间坐标系（5m精度）。

采用该坐标系实现方法，当有携带球形坐标系的数据服务请求时，可将球形坐标系的坐标点数据通过实现初始化采集好的坐标系映射数据库直接转为基于虚幻引擎平面空间坐标系的坐标点数据，这样在虚幻引擎构建的数字孪生城市就可以直接进行定位操作。

为了实现上述目的，本申请实施例还提供了一种基于虚幻引擎的数字孪生城市空间坐标系实现装置，具体可以为个人计算机、服务器、网络设备等，该实体设备包括存储介质和处理器；存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以实现上述S1至S5所述的步骤方法。

相应的，本实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述上述S1至S5所述的步骤方法。基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。

通过该坐标系实现方法可以将传统gis的球形体系通过三角切面的算法映射到基于虚幻引擎的平面空间坐标体系，能够在虚幻引擎的数字孪生城市技术中实现了球形坐标系的正确定位；采用该方法建立的坐标系实现快速，精度可变，可根据技术应用的不同，随意变更精度。该坐标实现方法关键的技术变量都是可变的：幻引擎的平面空间坐标体系的可变精度，根定位原点的可变距离差，球形坐标系经纬度的可变精度，可满足数字技术对坐标系的不同精度要求。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。