[发明专利]基于地形特征的虚拟地形生成方法

权利要求书

1.基于地形特征的虚拟地形生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)获取真实DEM数据，提取重要的地形特征要素；提取的地形特征包括山谷线、山脊线以及正地形区域；其中，山谷线用于控制侵蚀负地形的地形生成，山脊线用于控制正地形区域的骨架形状，正地形区域用于控制正地形的区域形状和范围特征；山脊线以及正地形区域两种地形特征的提取方式为：

(11)使用近似方法提取正地形区域，正地形区域在训练数据中意义在于其在模型训练过程中对正地形区域的提示与标识作用，公式如下：

R_positive＝[dem-mean(dem)]C

式中：R_positive是正地形区域，C为一个经验阈值；

(12)山脊线是邻域内较高的部分，dem的山脊线，即相当于反地形dem_反的山谷线；因此，山脊线通过使用dem_反提取汇流线的方式获得，dem_反的计算方法如下：

dem_反＝max(dem)-dem+C

式中：dem_反为dem的反地形；

(2)选择合适的数据范围，将DEM数据与地形特征要素数据划分为同样大小的方形区域；首先将DEM数据拉伸，然后将步骤(1)中的三种地形特征要素分别作为不同的波段合成一幅多波段的地形特征图像，将拉伸后的DEM与地形特征图像拼接在一起，构建地形特征数据集；

(3)根据零和博弈理论，使用地形特征数据集训练深度神经网络模型Terrain-CGANs；将地形特征要素作为虚拟地形的骨架，通过不断地对抗学习真实数据的高程分布特征，模型能够生成与输入地形特征一致的虚拟地形，得到一个与输入地形特征相关的虚拟地形生成模型Terrain-CGANs；

(4)Terrain-CGANs模型接收一幅地形特征图，将其转化为一幅虚拟地形的DEM数据。

2.如权利要求1所述的基于地形特征的虚拟地形生成方法，其特征在于，步骤(2)中，地形特征数据集的制作方法具体为：

(21)首先划定样本裁切网格，指定网格尺寸为长256像素、宽256像素；将网格均匀地分布在原始DEM数据上，当数据量不足时，各样本网格之间有重叠，对相同网格裁切出的DEM数据与地形特征数据进行标识，方便下一步拼接操作；

(22)为了将DEM数据与多种地形特征数据融合在一起，共同作为Terrain-CGANs的训练数据，将上述提及的三种地形特征数据按照山谷线、山脊线、正地形区域的顺序，分别作为R、G、B三个波段合成一幅地形特征图像；然后将单波段的DEM数据复制成三份，分别作为R、G、B三个波段与地形特征图像在水平方向上与地形特征图像拼接在一起，拼接后的训练数据尺寸为256×512×3。