[发明专利]基于城市用地和竖向规划的不连续DEM分类制作方法

权利要求书

1.基于城市用地和竖向规划的地表不连续DEM分类制作方法，其特征在于：

所述方法依次包含以下步骤：

(1)基于城市主要竖向特征，将城市地表划分为四种不同的类别，并确定各类别之间的划分边界，依据边界将各类别地表分割为多个独立对象；

根据城市地表的主要竖向特征，从上至下，地表依次划分为：建筑、地平台面、道路和水体四类；各类别之间的划分边界以地平台面为基础，建筑与其的边界为建筑基底外轮廓线，道路与其的边界为道路红线，水体与其边界为堤岸蓝线；基于各类型之间的划分边界，建筑和水体均可被分割为多个独立对象；地平台面依据道路和水体边界，并忽略建筑边界的镂空影响，同样可被分割为多个独立对象；依据道路横断面形状的一致性，同一横断面形状的连续道路划分为一个对象；多条道路的交汇处沿红线和对象边界，同样划分为单独的对象；架空的道路，由于下层道路是影响地表水流运动的主要地表，因此仅保留下层道路面；

(2)对各类型地表的不同对象依据地形实测高程点和设计规范原则，分别构建数学模型或矢量对象数据库，不同类型地表的处理无固定的执行顺序；

(2.1)建筑类对象的矢量数据库构建；

单个建筑类对象以单个矢量多边形对象表达，矢量多边形对象以建筑基底外轮廓线为边界，单个矢量对象储存有空间坐标、建筑基底高程和建筑高程信息；建筑基底高程以实测高程信息为准，在缺乏实测信息的情况下，通过空间搜索获取周边实测高程点高程信息，并以其平均高程值作为建筑物基底高程；建筑高程则通过建筑层数以及平均层高进行计算；

(2.2)地平台面对象的矢量数据库构建；

单个地平台面对象获取其内部测绘高程点，高程点集为其矢量数据库，矢量对象存储有地表高程数值、空间X坐标和Y坐标信息；

(2.3)道路类对象的数学模型和矢量数据库构建；

对于单个具有相同横断面形状的连续道路对象，其数学模型构建包括路拱曲线拟合、道路纵断面曲线拟合以及各特征边界的纵断面拟合曲线，特征带边界包括有道路边线以及人行道、绿化带和分车带的划分边界；道路交汇处的对象依据特征带边界构建多边形矢量数据库，单个特征带以单个多边形矢量对象表达，其高程具有固定的数值；

(2.4)水体类对象的矢量数据库构建；

单个水体类对象以其内部的测绘高程点集表达，高程点矢量对象存储有其地表高程数值、空间X坐标和Y坐标信息；

(3)对各类别地表的对象通过不同的插值计算方法构建任意精度的栅格数字高程模型；

(3.1)以多边形矢量对象表达的地表类型对象，划分任意精度的规则网格，网格型心处的高程为其覆盖范围内，占主要面积的多边形矢量对象固定高程值，建筑类对象根据基底高程、和建筑高程或建筑层数信息计算得到建筑顶面固定高程值；

(3.2)以矢量高程点集数据库表达的地表类型对象，其内部高程变化呈现连续的变化趋势，因此可选择空间插值算法计算DEM模型；采用克里金空间插值算法，描述如下：

ZV*(x)=Σi=1nλiZ(xi)]]>

其中，x_i代表对象内的任一矢量高程点，对象的点集数目共有n个，Z(x_i)是该点的高程测量值；网格型心的估计高程值为λ_i为权重系数，表示各实测高程点x_i的测量值Z(x_i)对估计值的贡献程度；权重系数的选择需满足下列两个条件，式中E代表序列值的数学期望值，Var代表序列值的数学方差值：

E[ZV*(x)-ZV(x)]=0]]>

Min(Var[ZV*(x)-ZV(x)])=Min(E[ZV*(x)-ZV(x)]2)]]>

(3.3)以数值拟合曲线表达的道路类对象，通过对其划分任意精度的规则网格，网格型心处高程通过其平面坐标信息，选择匹配的拟合曲线，插值计算高程数值；

(4)依次无缝组合及叠加各种类别对象的栅格DEM模型并最终获得整个地表的全局数字高程模型；

对各类型地表划分优先级别，道路类为第一级别，建筑为第二级别，水体为第三级别，地平台面为最低级别，组合各类别栅格DEM模型时，有重叠区域则优先保留高级别类型地表高程信息，低级别忽略，最终实现无缝组合的地表全局数字高程模型构建。