[发明专利]一种面向道路DEM构建的建模高程点筛选方法

说明书

本发明公开了一种面向道路DEM构建的高程点筛选方法。该方法包括如下步骤：S1，高程点映射到道路边线形成初期道路三维线；S2，对每一条道路边线，根据其存储节点顺序确定路头和路尾，并根据边线与其他道路边线相交情况区分丁字路口和十字路口；S3，根据距离最短原则，确定路头、路尾以及相交路口的高程信息；S4，根据步骤S3中确定的路头、路尾以及相交路口高程信息，确定道路内部需要保留的高程点；S5，对内部高程点插值形成指定步长的高程点；S6，获取完整道路边线上的高程点，生成三维道路边线。本发明方法包含道路段划分及端点高程确定，道路内部高程点筛选两个关键技术环节，能够有效保证后续道路DEM建模的形态精度。

技术领域

本发明属于高精度数字高程模型构建的技术领域，涉及在构建道路DEM过程中筛选建模高程点，以提高构建道路DEM的高程精度和形态精度的方法。

背景技术

数字高程模型(Digital Elevation Model，简称DEM)是国家基础地理数据的核心内容。目前，我国已初步完成1:100万、1:25万、1:5万和部分地区1:1万DEM数据的建设。这些数据在国民经济、国防建设及科学研究等方面发挥着了不可或缺的重要作用，其应用领域遍布测绘、交通、军事、水利、农业、环境、资源管理、规划与旅游等众多领域。

已有的经典DEM构建方法能较好反映地表的自然起伏特征，但是对于道路这类形状规则，与周围存在较清晰边界线的地表，现有DEM地形描述与应用都存在严重的失真现象，形态保真度较低，严重制约了DEM在这些区域的应用。道路的一个重要特点是边界较为清晰，具有地形边界线和较为规则的几何形状。其边界内部较为平坦且高程差异不大，往往与周围环境有着较大的形态差异。针对道路这类几何信息与语义信息共生的特征地形，如何构建合适的道路DEM以及如何对道路路口处进行处理，使其平滑过渡，路口连接自然并确保其精细和保真度是该研究的重点内容。

对于构建道路DEM，目前最常用的构建方法一般是基于地形特征数据，包括等高线、高程点以及陡坎线等，利用相关插值方法进行插值，例如克里金插值方法，样条函数插值方法等构建道路的DEM模型。但是这种直接插值方法也存在一些问题：第一，利用高程点与等高线数据构建模型时，模型的形态随高程点的分布而定，往往在道路边界线处缺少相对应的边线高程信息，导致道路构建的最终形态缺乏高程约束信息从而与实际道路的偏离度较大；第二，在利用传统插值方法构建过程中，高程点之间存在相互影响，那么在一些特殊的道路，例如高架，隧道入口等，其上高程点在构建时势必会对其他高程点造成影响，插值的结果会在一个局部区域形成一个斜坡，造成地形表达的失真；第三，在实际生活中，道路并不是单独一条而是纵横交错的，路口连接两条道路，其高程信息也较为复杂，在插值时难免会产生影响，造成模型表面存在凹凸起伏，与实际道路形成偏差。

要解决上述问题，需要对道路有一定的认知，寻求一种能够顾及道路形态以及高程的起伏变化的构建方法。而这其中的关键是获取合理分布的道路建模点，点太多容易在插值过程中造成局部地形振荡，破坏构建道路DEM的形态特征，点太少则难以保证道路DEM建模的高程精度。为获取分布合理、数量适宜的道路建模点，一种办法是参照道路高程起伏特征沿道路采集高程点，但该方法无疑会大大增加建模成本。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题，提供一种能够有效保证道路形态特征的高程点筛选方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种面向道路DEM构建的道路高程点筛选方法，包括如下步骤：

S1，将高程点映射到道路边线上，形成初期道路三维线；

S2，对每一条道路的边线，根据其存储节点的顺序确定道路的路头和路尾，即第一个节点代表路头，最后一个节点代表路尾；然后根据该道路的边线与其他道路的边线相交情况区分丁字路口和十字路口，具体区分方式为：若另外一条道路边线与该道路的一条边线相交为丁字路口，若另外一条道路边线与该道路的两条边线均相交则为十字路口；