[发明专利]一种基于GIS数据生成复杂地形网格模型的插值方法

说明书

本发明属于建模技术领域，并公开了一种基于GIS数据生成复杂地形网格模型的插值方法，该方法包含以下步骤：1)选取研究地形区域，从GIS地理信息系统中获取大地坐标下的地形数据；利用ArcMap将获取的地形数据进行处理及格式转化，导出为可直接调用的x、y、z三维坐标形式的txt文件；2)通过输入特征参数，参数化建立三维平坦地形模型并自动划分网格；3)通过程序实现提取研究区域的实际地形数据，根据实际地形高程值插值得到对应平坦地形网格节点的高程值，实现实际地形网格生成。本发明得到的实际地形网格准确度高、网格质量好，为复杂地形的数值模拟提供了高仿真的地形模型，插值算法十分简单，显著提高计算效率。

技术领域

本发明属于建模技术领域，更具体地，涉及一种生成复杂地形网格模型的插值方法。

背景技术

目前，对于复杂地形的数值模拟研究属于国内外研究热点：了解近地层的风场特征，对于风能评估、大气环境影响评价以及气象灾害风险评估等都有着重要的意义，通常需要利用数值模拟的方法获得复杂地形条件下高分辨率的近地层风场资料；虚拟军事战场环境仿真中，必须通过数值模拟构建一个高实时性、高逼真度的三维复杂地形环境；低空飞行环境复杂多变，很多飞行活动(如飞机的起飞和着陆)都是在距地面1000m以下的低空，因此必须通过数值模拟的手段，有效建立实际复杂地形模型。真实地形的地貌形态复杂，地势高低起伏，地形范围大，在研究中复杂地形模型能否有效的模拟实际地形，网格的准确性显得尤为重要。

唐矗和洪冠新从等高线地图上提取多个点的坐标及其对应高程值，利用曲面样条插值技术把离散的地形数据通过插值得到一个光滑的地形曲面，建立复杂地形的三维数字模型；但是从等高线上提取的点坐标比较疏散，可能无法更逼真地还原地形细节，而且导致采用样条函数插值得到高程精确度降低。梁力等在结构化网格离散方法的基础上，利用自然三次样条函数插值法对三维复杂矿体自动划分网格，但采用三次样条函数插值高程的方法过于理想化，某种程度上不能真实反映实际地形的变化。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于GIS地形数据生成复杂地形网格模型的插值方法，该方法简单明了，可操作性高，能有效地提高复杂地形网格的准确性，降低人工操作的复杂性。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种基于GIS数据生成复杂地形网格模型的插值方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：

1)选取研究地形区域，从GIS地理信息系统中获取研究地形区域ASTER GDEM 30米分辨率大地坐标下的地形数据；利用ArcMap将获取的地形数据进行处理及格式转化，导出为可直接调用的x、y、z三维坐标形式的txt文件；

2)通过输入三维平坦地形模型的特征参数并调用Gmsh程序，参数化建立三维平坦地形模型并自动划分网格，其中，所述特征参数包括计算域尺寸、网格尺寸和加密区半径；

3)提取所述研究地形区域的实际地形数据，根据实际地形的高程值插值得到对应三维平坦地形的网格节点的高程值，生成实际地形网格模型。

优选地，步骤1)具体包括以下子步骤：

1.1)选取研究地形区域，在地理空间数据云下载得到ASTER GDEM 30m分辨率大地坐标下的地形数据；

1.2)将下载得到的地形数据导入至ArcMap中，进行前处理，将地形数据导出为包含x、y、z三维坐标形式的txt文件。

优选地，步骤3)包括以下子步骤：

3.1)筛选研究地形区域内的有效地形数据；