專利名稱：結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有關(guān)于仿真游戲系統(tǒng)及方法，特別是指一種結(jié)合地理信息系統(tǒng)(Geographic information system，GIS)可產(chǎn)生實時游戲場景、提供地理信息的仿真游戲系統(tǒng)及其方法。
背景技術(shù)：
“仿真游戲”是目前當紅的計算機游戲類型之一，玩家能夠在游戲所構(gòu)筑出的虛擬世界中盡情享受到游戲所提供的樂趣。
然而，“仿真游戲”中很重要的部分便是游戲場景的建立，通常對于游戲場景的建立必須要考量到幾個因素(1)游戲場景真實感，因為玩家長時間停留在游戲所建構(gòu)的虛擬世界中，所以真實逼真的游戲場景才能夠真正吸引玩家持續(xù)進行游戲的興趣，讓玩家有身歷其境的感覺；(2)游戲場景流暢度，因為游戲過程中需要大量的場景配合，因此對于場景生成的運算邏輯速度，往往是游戲是否能夠表現(xiàn)流暢的最大關(guān)鍵。
目前類似的“仿真游戲”對于游戲場景的生成，都是采取圖片拼接形成場景的技術(shù)手段來制作的，也就是運用事先制作好的圖片來搭配在不同的場景之中使用，然而這種方式雖然非常容易而且也廣為被使用，但是其確存在著儲存圖片資料量大、不支持場景縮放顯示、場景單調(diào)不具真實感以及場景生成速度慢耗費資源多...等等的問題有待解決。
此外，“仿真游戲”中很重要的一個特性在于利用游戲過程來與玩家之間建立“互動性”，往往能夠提供高度互動性事件(event)的游戲才能夠持續(xù)吸引玩家徹底融入游戲過程之中，但是畢竟游戲終究是由人所設(shè)計的，因此在提供互動事件因子的層面上難免有所限制，并不能夠真正給予玩家足夠的互動，再加上互動事件因子所存在的虛擬性也常會使得玩家不能夠真正享受到真實的互動，此亦為目前相關(guān)“仿真游戲”中所無法提供的。
因此，要如何在目前的游戲開發(fā)設(shè)計過程中充分結(jié)合目前已經(jīng)成熟的其它計算機應(yīng)用技術(shù)，以提升游戲過程的品質(zhì)、增加游戲與玩家之間的互動為前提發(fā)展出一套可以吸引更多玩家的“仿真游戲”，應(yīng)是目前從事相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域研究人士所急需努力的方向。

發(fā)明內(nèi)容
為了徹底解決前述現(xiàn)有“仿真游戲”中所存在的諸多問題，本發(fā)明提出一種結(jié)合地理信息系統(tǒng)(Geographic information system，GIS)的仿真游戲系統(tǒng)及其方法。
其主要目的在于結(jié)合地理信息系統(tǒng)中所具有的向量圖層、網(wǎng)格圖層來與游戲所提供的場景對象作疊合邏輯運算，將能夠產(chǎn)生更為逼真精確的游戲場景來吸引游戲玩家的興趣。另外，將游戲中所具有的事件(event)與地理信息系統(tǒng)中所提供的地理信息作充分結(jié)合，使游戲進行時玩家能夠獲得實際的信息來輔助游戲進行的決策參考，此為本發(fā)明的次一目的。
為達上述目的，本發(fā)明所提供的結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)中，包含有下列模塊操控顯示模塊；邏輯運算模塊；地理信息系統(tǒng)；游戲數(shù)據(jù)庫；及場景生成模塊。
另外，本發(fā)明所提的結(jié)合地理信息的仿真游戲方法，則包含兩個部分(1)場景生成方法，包含下列步驟首先偵測移動訊息并運算產(chǎn)生角色坐標信息；然后傳送角色坐標信息所對應(yīng)的顯示區(qū)域進行地層資料擷??；根據(jù)顯示區(qū)域坐標、向量圖層資料進行第一地圖疊合邏輯運算；再依照顯示區(qū)域坐標、網(wǎng)格圖層資料進行第二地圖疊合邏輯運算；最后讀取顯示區(qū)域場景對象資料并生成游戲場景；及實時顯示游戲場景。
(2)歷程互動方法，包含下列步驟首先偵測觸發(fā)訊息并產(chǎn)生對應(yīng)的事件坐標信息；然后傳送觸發(fā)訊息的事件坐標信息至地理信息系統(tǒng)；接著通過地理信息系統(tǒng)傳回事件坐標信息對應(yīng)的地理信息；最后進行顯示更新。
故本發(fā)明的功效在于能夠解決過去“仿真游戲”在場景生成上所產(chǎn)生的不逼真、不流暢的瓶頸；由于所采取的技術(shù)手段并非現(xiàn)有的圖片拼接方式，因此也可以避免圖片儲存及消耗硬件資源的問題，同時也能夠?qū)崿F(xiàn)游戲場景自由縮放顯示(Level of Detail，LOD)的功效；最后通過結(jié)合地理信息與游戲事件的結(jié)合，可以達到增加游戲互動性、真實性的另一具體功效。


圖1為本發(fā)明所提的結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)及其方法的為統(tǒng)方塊圖；圖2為本發(fā)明所提的結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)及其方法的游戲場景生成流程圖；圖3為本發(fā)明所提的結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)及其方法的地理信息擷取流程圖；圖4為本發(fā)明所提的結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)及其方法的游戲場景生成示意圖；圖5至第7圖為本發(fā)明所提的結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)及其方法的地理信息分析顯示示意圖。
圖中符號說明
100 操控顯示模塊110 邏輯運算模塊120 地理信息系統(tǒng)125 地理信息數(shù)據(jù)庫130 場景生成模塊140 游戲數(shù)據(jù)庫步驟200 偵測移動訊息并運算產(chǎn)生一角色坐標信息步驟210 傳送該角色坐標信息所對應(yīng)的一顯示區(qū)域進行一地層資料擷取步驟220 根據(jù)該顯示區(qū)域坐標、一向量圖層資料進行第一地圖疊合邏輯運算步驟230 依照該顯示區(qū)域坐標、一網(wǎng)格圖層資料進行第二地圖疊合邏輯運算步驟240 讀取該顯示區(qū)域場景對象資料并生成游戲場景步驟250 顯示游戲場景步驟300 偵測觸發(fā)訊息步驟310 傳送觸發(fā)訊息的事件坐標信息步驟320 為游戲歷程事件步驟330 讀取并執(zhí)行預(yù)設(shè)游戲歷程程序步驟340 為地理信息事件步驟350 傳回事件坐標信息對應(yīng)的地理信息步驟360 進行顯示更新具體實施方式
本發(fā)明為一種結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)及其方法。地理信息來自于地理信息系統(tǒng)120的地理信息數(shù)據(jù)庫125的提供，地理信息不同于一般管理信息系統(tǒng)(Management Information System，MIS)所能夠提供的一般文字信息，除了具備有一般文字信息所包含的屬性和關(guān)聯(lián)之外，還更包含有地理空間信息所應(yīng)該有的圖形和屬性內(nèi)容(如向量圖層資料、網(wǎng)格圖層資料)，因此可以充分提供有關(guān)地層資料的顯示呈現(xiàn)和地理信息的查詢分析。有關(guān)地理信息系統(tǒng)的部分，屬于成熟的計算機應(yīng)用技術(shù)且并非本發(fā)明所強調(diào)的重點所在，因此以下將不再贅述。
仿真游戲，誠如先前所述的必須要能夠滿足玩家對于游戲真實感、逼真性、流暢度及互動性的基本要求。但是運用過去現(xiàn)有的技術(shù)手段顯然無法達成這樣的基本要求，因此本發(fā)明特將仿真游戲與成熟的地理信息系統(tǒng)120作充分的結(jié)合，在游戲進行過程中利用地理信息系統(tǒng)120所提供的地層資料來建立游戲的場景使的更加逼真精確，更將游戲歷程中所提供的事件(event)與地理信息作結(jié)合來提升游戲的互動性，如此便可以改變過去仿真游戲所存在的問題點。
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)方塊圖，主要包含下列幾個主要部分(1)操控顯示模塊100，負責(zé)接收來自玩家的操控動作，操控動作大致上又可分為移動游戲角色及觸發(fā)游戲事件兩大類，其操控動作將分別產(chǎn)生移動信號及觸發(fā)信號的不同信號。
移動信號的產(chǎn)生表示游戲角色移動，因此必須針對游戲角色周圍的場景進行重新生成及顯示的動作；觸發(fā)信號的產(chǎn)生則表示游戲角色進入游戲預(yù)設(shè)的事件中(其中又包括游戲歷程事件、地理信息事件)，所以必須進行對應(yīng)游戲歷程的執(zhí)行。
(2)邏輯運算模塊110，擁有高速邏輯運算及信號類別判斷的能力。當接收信號為移動信號時，本邏輯運算模塊110會執(zhí)行對應(yīng)角色坐標信息的計算并且同時運算出相關(guān)顯示區(qū)域的范圍，其中顯示區(qū)域的范圍通常為角色坐標信息所在位置所能夠見到的最大可視范圍。
當接收信號為觸發(fā)信號時，本邏輯運算模塊110則會執(zhí)行對應(yīng)事件坐標信息的邏輯運算，并且進行信號判斷的動作。若根據(jù)事件坐標信息的位置判定屬于游戲歷程事件，則將事件坐標信息交由場景生成模塊130至游戲數(shù)據(jù)庫140中讀取并執(zhí)行預(yù)設(shè)的游戲歷程程序；若判定屬于地理信息事件，則將事件坐標信息交由地理信息系統(tǒng)120至地理信息數(shù)據(jù)庫125中擷取對應(yīng)的地理信息。
(3)地理信息系統(tǒng)120，用以依照邏輯運算模塊110所傳送的顯示區(qū)域提供對應(yīng)的地層資料(包括向量圖層資料、網(wǎng)格圖層資料)；及依照邏輯運算模塊110所傳送的事件坐標信息提供對應(yīng)的地理信息分析。
所有的地層資料與地理信息均儲存于與地理信息系統(tǒng)120連結(jié)的地理信息數(shù)據(jù)庫125，且地層資料、地理信息均對應(yīng)于預(yù)先設(shè)定的事件坐標信息。
(4)場景生成模塊130，用以接收由地理信息系統(tǒng)120所傳回的地層資料進行疊合邏輯運算來生成游戲場景。
所謂的疊合邏輯運算，即是將地層數(shù)據(jù)中的向量圖層資料、網(wǎng)格圖層資料依照坐標信息相互疊合，并且根據(jù)其中所具有的地理空間信息的圖形和屬性內(nèi)容來生成具有實際3D三維效果的游戲場景，其中游戲場景中更包括在顯示區(qū)域中所預(yù)先設(shè)定的場景對象資料。
另外，場景生成模塊130也負責(zé)于接收到邏輯演算模塊110所傳來事件坐標信息執(zhí)行對應(yīng)的游戲歷程程序。
(5)游戲數(shù)據(jù)庫140，主要用來儲存對應(yīng)于各個事件坐標信息的游戲歷程程序以及對應(yīng)于各個顯示區(qū)域的場景對象資料。
圖2為本發(fā)明游戲場景生成流程圖，在游戲開始及進行過程中游戲角色會不斷的移動而產(chǎn)生場景生成的需求，因此持續(xù)偵測由玩家操控所產(chǎn)生的移動訊息，并實時運算產(chǎn)生角色坐標信息(步驟200)，即游戲角色所在位置坐標；傳送角色坐標信息所對應(yīng)的顯示區(qū)域進行地層資料擷取(步驟210)，即確定在游戲角色周圍最大的可視范圍作為生成場景時擷取對應(yīng)地層資料的主要依據(jù)；根據(jù)顯示區(qū)域坐標、向量圖層資料進行第一地圖疊合邏輯運算(步驟220)，亦即依照坐標將向量圖層中的資料顯示于顯示區(qū)域上；然后再依照顯示區(qū)域坐標、網(wǎng)格圖層資料進行第二地圖疊合邏輯運算(步驟230)，亦即依照坐標將網(wǎng)格圖層資料再顯示于顯示區(qū)域上；接著讀取顯示區(qū)域場景對象資料并生成游戲場景(步驟240)，此步驟將游戲中在顯示區(qū)域中預(yù)設(shè)的場景對象資料給放置到顯示區(qū)域中，再經(jīng)過邏輯演算產(chǎn)生出具有3D效果且包含向量圖層資料、網(wǎng)格圖層資料及場景對象資料在內(nèi)的游戲場景；最后顯示游戲場景于游戲角色所在的顯示區(qū)域中(步驟250)。
以上為游戲場景的生成流程，實際的地圖疊合邏輯運算可同時參考圖4的示意部分，通過此方法所產(chǎn)生的游戲場景將更加具有真實感，并且能夠提升場景生成的效率。
圖3則是本發(fā)明的地理信息擷取流程圖，本發(fā)明結(jié)合地理信息系統(tǒng)120于游戲歷程之中，讓玩家于游戲進過程中能夠?qū)崟r取得地理資料來作為游戲進行的決策參考，并可以增加游戲與玩家間的互動。
游戲中都會具有預(yù)設(shè)的事件(event)，可以讓玩家于游戲過程中進行觸發(fā)，因此在游戲過程中持續(xù)偵測觸發(fā)訊息(步驟300)，觸發(fā)訊息的產(chǎn)生可以來自于對角色坐標信息或者玩家操控動作的自動比對偵測；確認產(chǎn)生觸發(fā)之后便傳送觸發(fā)訊息所對應(yīng)的事件坐標信息(步驟310)；事件可分為兩大類型，一是游戲歷程事件，一是地理信息事件，所以判斷事件坐標信息所在位置是否為游戲歷程事件？(步驟320)如果是，便直接通過場景生成模塊130讀取游戲數(shù)據(jù)庫140中的游戲歷程程序加以執(zhí)行(步驟330)；執(zhí)行后同時進行顯示更新(步驟360)；否則若屬于地理信息事件的話(步驟340)，則通過邏輯運算模塊110將事件坐標信息傳送至地理信息系統(tǒng)120中擷取對應(yīng)的地理信息傳回至游戲中，然后進行顯示更新(步驟360)；倘若觸發(fā)訊息的事件坐標信息不具有游戲歷程事件或者地理信息事件的話則表示為無效的觸發(fā)，此時流程將再回到步驟300處繼續(xù)進行觸發(fā)訊息偵測。以上為本發(fā)明的地理信息擷取流程。
其中，地理信息分析顯示的部分可以參考圖5至圖7的部分。如圖5所示，當玩家觸發(fā)游戲場景中“湖泊”的地理信息事件時，游戲中會顯示“湖泊”相關(guān)地理信息，包括一般訊息(如水質(zhì)、水量、深度...)、分析訊息(如最短路徑、影響范圍...)，可以使玩家在游戲過程中獲得最真實的地理信息及獲得最佳的決策參考。
又如圖6所示，當玩家觸發(fā)游戲場景的某預(yù)選地點A，希望在此點建立工廠時，此時將會對A點所在位置進行有關(guān)緩沖區(qū)的地理信息分析，然后提示玩家適當?shù)慕◤S緩沖區(qū)范圍(如圖中所示的圓圈范圍)，并且更進一步說明工廠建立后所可能產(chǎn)生的各種影響信息，讓玩家作為最后是否在緩沖區(qū)范圍內(nèi)建立工廠的決策參考。
另一實施例，如圖7所示，當玩家觸發(fā)游戲場景中的某預(yù)選地點A、B，希望于A、B之間建立道路，此時將會對A、B之間進行有關(guān)路徑的地理信息分析，然后提示各種可能的道路路徑方案(如圖中所示的大、小虛線)，并且更進一步說明各個道路路徑方案的優(yōu)缺點因素，此時玩家便可以根據(jù)游戲當時所具有的環(huán)境狀態(tài)、資源狀況來決定選取何種方案來建立道路，充分達到結(jié)合地理信息來進行仿真游戲的目的。
事實上，地理信息分析除了基本的地理信息顯示之外，還包含各種型態(tài)的分析，如前述實施例中所提到的緩沖區(qū)分析、路徑分析...，另外還有其它的分析型態(tài)，如空間拓撲分析、坡度坡向分析、3D通視性分析、趨勢預(yù)測分析...均可以運用在本發(fā)明中結(jié)合仿真游戲增加游戲的互動性、真實性。
以上所述，僅為本發(fā)明其中的較佳實施例，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍；即凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所作的均等變化與修飾，皆為本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)，結(jié)合地理信息系統(tǒng)中的信息來輔助仿真游戲中場景生成及歷程互動，其特征在于，該系統(tǒng)包含一操控顯示模塊，用以根據(jù)操控動作所產(chǎn)生的移動信號來執(zhí)行游戲場景的顯示，及根據(jù)操控動作所產(chǎn)生的觸發(fā)信號來進行游戲歷程的操控；一邏輯運算模塊，用以接收移動信號進行對應(yīng)一角色坐標信息及一顯示區(qū)域的邏輯運算，及接收觸發(fā)信號執(zhí)行對應(yīng)事件坐標信息的邏輯運算；一地理信息系統(tǒng)，用以依照該顯示區(qū)域提供對應(yīng)的一地層資料，及依照事件坐標信息提供對應(yīng)的一地理信息分析，更包含一地理信息數(shù)據(jù)庫，用以儲存一筆以上對應(yīng)于該顯示區(qū)域的該地層資料、一筆以上對應(yīng)于事件坐標信息的地理信息；一游戲數(shù)據(jù)庫，用以儲存對應(yīng)于事件坐標信息的數(shù)個游戲歷程程序、對應(yīng)于該顯示區(qū)域的數(shù)個場景對象資料；及一場景生成模塊，用以接收該地層數(shù)據(jù)進行疊合邏輯運算以生成游戲場景，及根據(jù)事件坐標信息執(zhí)行對應(yīng)的游戲歷程程序。
2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)，其中該地層資料至少包含一向量圖層資料、一網(wǎng)格圖層資料。
3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)，其中該地理信息分析至少包含緩沖區(qū)分析、路徑分析、空間拓撲分析、坡度坡向分析、3D通視性分析、趨勢預(yù)測分析的類型。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)，其中該顯示區(qū)域范圍為該角色坐標信息的最大可視范圍。
5.一種結(jié)合地理信息的仿真游戲方法，結(jié)合地理信息系統(tǒng)中的信息來輔助仿真游戲中場景生成，其特征在于，該方法包含下列步驟偵測移動訊息并運算產(chǎn)生一角色坐標信息；傳送該角色坐標信息所對應(yīng)的一顯示區(qū)域進行一地層資料擷??；根據(jù)該顯示區(qū)域坐標、一向量圖層資料進行第一地圖疊合邏輯運算；依照該顯示區(qū)域坐標、一網(wǎng)格圖層資料進行第二地圖疊合邏輯運算；讀取該顯示區(qū)域場景對象資料并生成游戲場景；及實時顯示游戲場景。
6.如權(quán)利要求5所述的結(jié)合地理信息的仿真游戲方法，其中該地層資料至少包含一向量圖層資料、一網(wǎng)格圖層資料。
7.如權(quán)利要求5所述的結(jié)合地理信息的仿真游戲方法，其中該顯示區(qū)域范圍為該角色坐標信息的最大可視范圍。
8.一種結(jié)合地理信息的仿真游戲方法，結(jié)合地理信息系統(tǒng)中的信息來輔助仿真游戲中歷程互動，其特征在于，該方法包含下列步驟偵測觸發(fā)訊息并產(chǎn)生對應(yīng)的事件坐標信息；傳送觸發(fā)訊息的事件坐標信息；當事件坐標信息為地理信息事件時，通過地理信息系統(tǒng)傳回事件坐標信息對應(yīng)的地理信息；及進行顯示更新。
9.如權(quán)利要求8所述的結(jié)合地理信息的仿真游戲方法，其中該方法更包含當事件坐標信息為游戲歷程事件時，讀取并執(zhí)行事件坐標信息對應(yīng)的預(yù)設(shè)游戲歷程程序的步驟。
10.如權(quán)利要求8所述的結(jié)合地理信息的仿真游戲方法，其中該通過地理信息系統(tǒng)傳回事件坐標信息對應(yīng)的地理信息的步驟更包含進行一地理信息分析的步驟，該地理信息分析至少包含緩沖區(qū)分析、路徑分析、空間拓撲分析、坡度坡向分析、3D通視性分析、趨勢預(yù)測分析的類型。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種結(jié)合地理信息的仿真游戲系統(tǒng)及其方法，其結(jié)合地理信息系統(tǒng)(Geographic information system，GIS)與仿真游戲系統(tǒng)，能實時提供真實的游戲場景，而游戲場景的生成方法主要來自于對向量圖層、網(wǎng)格圖層及場景對象之間的疊合邏輯運算，可使仿真游戲更為逼真，另外，地理信息系統(tǒng)所提供的地理信息可輔助仿真游戲進行時的決策及互動。
文檔編號G06F19/00GK1584907SQ0315437
公開日2005年2月23日 申請日期2003年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月20日
發(fā)明者邱全成, 余濤 申請人:英業(yè)達股份有限公司