[发明专利]一种在不规则三角网上进行三维地形特征点生成的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维地形特征的的选取方法，尤其是一种在不规则三角网上进行三维地形特征点生成的方法。

背景技术

三维地形特征点是指一些决定地形整体轮廓、地形起伏以及走向趋势的特殊点，从数学角度讲是用三维坐标决定地形二维曲面的采样点。这些地形特征点一旦确定，整个描述地形的二维曲面的轮廓、起伏、走向即可大致确定，所以它们在地形表示方面有着极其重要的作用。

三维地形特征点主要包括山顶点、凹陷点、山脊点、山谷点、鞍部点、水体范围点。其中，山顶点是指在局部区域高程极大值点，表现为各方向上都为凸起；凹陷点是指在局部区域内高程极小值点，表现为各方向上都凹陷；山脊点只两个相互正交的方向桑，一个方向凸起，另一个方向没有凹凸性变化的点，也称分水线上的点；山谷点是指在两个相互正交的方向上，一个方向凹陷，而另一个方向没有凹凸性变化的点，也称汇水线上的点；鞍部点是指两个相互正交的方向上，一个方向凸起，另一个方向凹陷的点；水体范围点则是指单线河流、双线河流、以及面状水体的轮廓结构点，该点对三维地形的精细表示有着至关重要的作用。

现有的方法中，三维地形特征点的提取主要有三种：基于规则格网数据(DEM的地形特征点提取、基于等高线数据的地形特征提取和基于TIN的地形特征提取。其中：基于规则格网的地形特征提取主要有地形断面极值法和基于地表流水模拟方法。地形断面极值法是采用计算地形断面找出高程极值点的办法，通常指采用两个正交方向上的地形断面，因此会丢失某些方向上的特征点；基于地表水流模拟方法存在处于地形高出的山谷线上的点因汇水量小而被遗忘，地形低处点因为汇水量大而被误判为山谷上的点得缺陷。

基于等高线数据的地形特征提取则主要是等高线曲率判别法和等高线骨架化法。等高线曲率判别法是从数字化等高线数据中提取特征点，该方法在提取地形特征点时，先计算每条等高线上离散点的曲率，然后将曲率绝对值大于某一阈值的点选择出来作为地形特征点，该方法忽略了每条等高线自身变化规律，当阈值选择较大时候，会丢失许多地形特征线上的点，当阈值选择较小时，会将本来不是地形特征线上的点误认为是地形特征点，而且在地形破碎地区或等高线不光滑区域，地形特征的提取将十分困难；等高线骨架化法实际上是将地形特征线两侧的地形视为对称变化，所提取的地形特征线有很大程度的相似性，所提取的地形特征点大多与地形变化不相符合，而当等高线不光滑或存在噪音时，结果更加糟糕。

发明内容

本发明提供了一种在不规则三角网上进行三维地形特征点生成的方法，很大程度上解决了由等高线构建不规则三角网时，在山脊、山谷、山顶、谷底、鞍部、以及水体区域地形细节丢失的情况，更大程度的优化了地形细节。

实现本发明目的的在不规则三角网上进行三维地形特征点生成的方法，包括如下步骤：

(1)三维地形细节特征区域的提取：

a将等高线离散为高程点，按照Delaunay三角剖分原则，构建初始不规则三角网；

b将不规则三角网中的三角形边进行分类定义，同一条等高线上相邻两点间的线段落在不规则三角网中某三角形的一边上，将该边标记为“结构边”；其它边标记为“非结构边”；

c将不规则三角网中的三角形进行分类定义，遍历整个三角网，将具有三条“结构边”的三角形标记为I型三角形；具有两条“结构边”、一条“非结构边”的三角形标记为II型三角形；将具有一条“结构边”、两条“非结构边”的三角形标记为III型三角形；将具有三条“非结构边”的三角型标记为IV型三角形；

遍历整个三角网，若三角形三个顶点高程相同，则将该三角形标记为F-三角形；若三角形三个顶点高程不完全相同或完全不同，则将该三角形标记为N-三角形；

d针对上述三角形分类中的F-三角形建立索引，同时进行三角形聚类分析，将空间关系为邻接关系的F-三角形进行编组，形成F-三角形簇；

这些簇的形成有多种原因：在等高线弯曲较大的地方，由于等高线上相邻的离散点较密，构建不规则三角网的时候容易形成开放式F-三角形簇，这些F-三角形簇往往是丢失了地形细节的山脊或山谷区域；在若干条高程相同的等高线所围成的区域，等高线离散后高程点值相同，构建三角网时也可以形成开放式F-三角形簇，这些簇往往对应着丢失了细节的鞍部地区；若某一闭合等高线内再无其它等高线时，在构建不规则三角网时，容易形成封闭式F-三角形簇，该区域一般为山顶或山谷区域。所有的开放式F-三角形簇、封闭式F-三角形簇，构成地形特征待选区域。

(2)地形特征区域三维特征点智能内插：