[发明专利]基于DEM的地形素描图自动绘制方法

权利要求书

1.基于DEM的地形素描图自动绘制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)获取待绘制地形素描图区域的DEM数据，根据地形素描图的观察点、视角和观察距离要求提取待绘制地形素描图区域内的地形特征线要素；所述地形特征线要素，包括视觉轮廓线、沟沿线、切沟、塬边线、坡面流水线；

(2)获取流域分割线，以流域分割线为视觉层次分割线将待绘制区域划分为近景、中景、远景三个区域；

(3)保留近景区域的所有地形特征线要素；只保留中景区域的视觉轮廓线；计算远景区域中由视觉轮廓线围成的封闭区域的面积，选择面积最大的前N个封闭区域的边界所在的视觉轮廓线作为远景区域保留的地形特征线要素；

(4)将近景、中景、远景三个区域中保留的地形特征线要素组合为地形素描图；

所述步骤(2)中划分近景、中景、远景三个区域的步骤为：

(211)将待绘制区域的中心a作为目标点，从观察点P开始经过点a做射线h，h与待绘制区域的DEM边界相交于点c，在射线h上选择点b，使|Pb|＝0.8|Pc|；素描图像中距离下边沿的距离小于等于|Pa|的范围为第一缓冲区；距离素描图下边沿距离大于|Pa|小于等于|Pb|的范围为第二缓冲区；

(212)将第一缓冲区与视觉层次分割线求交，得到近景分割线；素描图中下边沿到近景分割线的区域为近景区域；将第二缓冲区与视觉层次分割线求交，得到中景分割线；素描图中近景分割线与中景分割线之间的区域为中景区域；

(213)待绘制区域中删除近景区域和中景区域后得到的区域为远景区域。

2.根据权利要求1所述的基于DEM的地形素描图自动绘制方法，其特征在于，步骤(1)中提取视觉轮廓线的步骤为：

(101)获取三维视点平面坐标和高程，记为(X,Y,Z)，然后依次遍历DEM栅格数据，将当前栅格点坐标记为(X₀,Y₀,Z₀)；

(102)利用Bresenham算法生成(X,Y,Z)和(X₀,Y₀,Z₀)两点之间的直线L，计算直线L上栅格点(X₀,Y₀)处的高程值若当前点的高程值Z₀为空或者小于直线L上的高程值则此点可视，标记为1；否则，此点不可视，标记为0；然后读取下一个栅格点，并将其记录为(X₀,Y₀,Z₀)，重新执行步骤(102)；

(103)DEM栅格数据遍历完成后，得到只有0和1构成的视觉栅格，0代表不可视栅格点，1代表可视栅格点，将标记值为1的栅格连接起来进行矢量化，得到视觉轮廓线。

3.根据权利要求1所述的基于DEM的地形素描图自动绘制方法，其特征在于，步骤(1)中提取切沟的步骤为：

(111)获取研究区域的DEM数据，同时获取同区域水系的DLG数据，将水系的DLG数据栅格化为和DEM数据具有相同分辨率的栅格数据并赋予水系的高程值，得到水系的DLG栅格数据；

(112)将原始DEM数据减去水系的DLG栅格数据，得到待绘制区域的融合DEM数据；

(113)设置阈值K，对融合DEM数据采用迭代挖深算法提取切沟；

(114)提取出的切沟与负地形范围求交，对坡度大于10°的区域进行裁剪以去除主沟道的沟谷，获得空间位置正确的切沟；

(115)将步骤114获取的切沟与1m分辨率的DOM数据以及山体阴影数据进行套合。

4.根据权利要求1所述的基于DEM的地形素描图自动绘制方法，其特征在于，步骤(1)中提取坡面流水线的步骤为：

(121)获取待绘制区域的反地形DEM，所述反地形DEM中栅格(x,y)处的栅格高程值H(x,y)为：

H(x,y)＝H_max+100-H₀(x,y)

其中H_max为待绘制区域中原始DEM栅格高程的最大值；H₀(x,y)为栅格(x,y)处原始DEM栅格高程值；

(122)提取反地形DEM中的切沟，得到的结果为原始DEM中的坡面流水线。