[发明专利]一种基于DEM的地形坡度分析方法

说明书

本发明公开了一种基于DEM的地形坡度分析方法，该方法首先基于DEM数据结合不同分辨率，计算提取一定地域范围内栅格矩阵的坡度数据；针对地形坡度的具体要求，将坡度要求按照规则划分等级并分别与实际坡度数据矩阵进行比较，得到多个比较结果矩阵并进行融合叠加生成坡度要求矩阵，再按照坡度要求矩阵中各元素值分配颜色进行填充，生成矢量图；最后采用投影算法对矢量图进行转换，得到满足投影模式的坡度分析矢量图。本发明为直升机机降、搜救、路径规划等对地形坡度起伏有一定要求的军事和民事领域提供了一种较为直观、准确的地形展现形式和分析方法。

技术领域

本发明涉及一种地形坡度分析方法，尤其涉及一种基于DEM的地形坡度分析方法。

背景技术

地形坡度分析和快速准确显示对地形起伏程度有一定要求的军事和民事领域有较为显著的指导和帮助意义。如执行直升机搜救时,机降场选择是搜救行动的重要组成部分，正确选择机降场可有效发挥直升机优势，直接到达灾害目的地，对搜救任务完成具有极其重要的意义，机降场应具备的条件之一是:靠近预定搜救的目标；地形平坦，场内无妨碍着陆的障碍物；有足够的面积，便于空中识别；因此机降场选择的前提便是对目标区域及其周边的地形分析。另如直升机起降场的确定有如下要求：直升机在进行着陆时，因其型号和飞行方向不同，对地面起伏程度的要求也不同；如法军“大黄蜂”直升机，其顺坡、横坡、逆坡对地面坡度的要求分别为4°、6°、8°，且最大坡度已成为评价直升机性能的性能参数之一。

目前数字地图为了满足不同用途查看要求，在平面展示时需进行不同的投影转换，如兰勃特投影、墨卡托投影、等经纬投影等投影转换模式，在不同的投影模式下，一定地域内的地形分析展现会呈现不同的形变，区域内点在不同投影模式下显示位置会发生变化。

而目前直升机机降场选择时地形要素主要凭借地图经验以及任务过程中肉眼观察进行决策，缺少一种基于数字地图在不同模式下快速直观的地形坡度分析手段和方法，能为决策者在任务执行之前，提供直观有效的任务执行区域及其周边的地形坡度情况，提前选定机降场，为任务的快速实施提供参考依据。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于数字高程模型(Digital ElevationModel，DEM)进行高程数据提取计算，坡度矩阵对比填充，矢量图形投影转换的一种准确、高效、直观的地形坡度分析和显示方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于数字高程模型(DEM)的地形坡度分析方法，包括以下步骤：

步骤1：根据精度要求，基于一定分辨率提取地域范围内的栅格矩阵数字高程数据，采用该高程数据矩阵结合具体坡度算法计算得到M×N维度的栅格坡度数据矩阵A_MN；其中M、N分别表示矩阵的行和列；

步骤2：结合具体应用环境下对坡度极限值的要求，将坡度极限值按照规则划分等级分配M×N维零矩阵O(M×N)，将各等级坡度值分别与实际地形坡度数据矩阵A_MN进行比较，得到多个比较结果01矩阵并进行融合叠加生成坡度要求矩阵，再按照坡度要求矩阵中不同元素值分配不同颜色进行填充，生成矢量图；

步骤3：根据地图投影模式，将坡度分析得到的矢量图依据矢量图所代表区域的实际地理坐标及显示分辨率计算矢量图每个元素地理坐标，对每个元素地理坐标结合具体投影算法进行投影坐标转换，得到满足地图投影模式的坡度分析矢量图。

步骤1中所述提取地域范围内的栅格矩阵数字高程数据，具体包括如下步骤：

步骤1-1，采用规则格网模型作为DEM模型。规则格网法是把DEM表示成高程矩阵，把区域空间切分为许多个规则的格网单元，此时，DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生，同时为了避免在复杂地形区采样点则不能完整的表达的问题，通过改变格网的大小来适用起伏程度不同的地区，在地形简单地区增大格网间隔，而在复杂地区则减小格网采样间隔。