[发明专利]一种基于开源数据和条件生成对抗网络的地形建模方法

说明书

本发明公开了一种基于开源数据和条件生成对抗网络的地形建模方法，本发明提供了5米DEM的制作方法：使用开源数据集ALOS12.5米DEM数据和1米谷歌遥感影像数据提取地形特征要素，结合条件生成对抗网络生成5米DEM，本发明节省了野外测绘的时间与人力物力的成本，能为地学分析和地理模拟提供较为精确的基础数据。

技术领域

本发明属于地形建模和人工智能技术领域，具体涉及一种基于开源数据和条件生成对抗网络的地形建模方法。

背景技术

地形是地球表面形状的描述，是各种地貌演变过程的结果。它不仅承载着地质变化等剧烈地壳运动，也能反映出水土流失、土壤侵蚀等微小变化过程^[1][2]。常用表达地形的模型为数字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)^[3]。目前，常用开源DEM数据源为ASTER GDEM(30m)和ALOS DEM(12.5m)。黄土高原地区土质松软、气候复杂，地表同时受风力侵蚀和降雨冲刷，形成了沟壑纵横、地势崎岖的地貌特征。因此，对于DEM的分辨率要求很高，开源DEM的精度不能满足表达黄土地貌复杂的地形，需要更高精度的DEM去表达黄土地貌。发明内容

为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种基于开源数据和条件生成对抗网络的地形建模方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：本发明的一种基于开源数据和条件生成对抗网络的地形建模方法，包括以下步骤：

(1)对ALOS12.5米分辨率DEM进行填洼、流向计算、流量计算，然后选择阈值提取山谷线；

(2)对ALOS12.5米分辨率DEM用高程最大值相减得到反DEM，然后进行填洼、流向计算、流量计算，然后选择阈值提取山脊线；

(3)对1米分辨率遥感影像利用目视解译提取出沟沿线；

(4)将步骤(1)(2)(3)所得山脊线、山谷线、沟沿线按照R、G、B波段各赋值为255，拼接为三波段数据集；

(5)将(4)获得数据集裁切至为256像元的正方形图片；

(6)根据步骤(1)(2)方式提取已有5米高精度DEM的山脊线与山谷线，再通过领域计算，得出沟沿线。用步骤(4)方式得出5米地形特征要素三波段数据集；

(7)将(6)得出的地形特征要素与对应DEM形成数据对，组合水平放在一起；

(8)使用步骤(7)中的数据对训练条件生成对抗网络，使网络输入地形特征要素可以生成DEM；

(9)使用步骤(5)中的开源数据集输入步骤(8)中训练好的条件生成对抗网络里，然后输出5米DEM。

进一步的，所述步骤(1)(2)中计算流向采用的方法是D8单流向模型。

进一步的，所述步骤(1)(2)中计算流量得到的结果是累积流量，流量阈值为2000。

进一步的，所述步骤(3)中提取方法为融合遥感影像和DEM的面向对象分析方法。

进一步的，所述步骤(6)邻域计算时窗口大小为50*50。

进一步的，所述步骤(8)中使用的条件生成对抗网络中的生成器为U-net结构；

进一步的，所述步骤(8)中使用的条件生成对抗网络中的生成器为U-net结构，可以将编码和解码操作结果波段拼接在一起，从而达到地形特征对于结果的控制效果；并且生成器中的第一个解码器不包含归一化层。输入为256*256*3的图片，输出为256*256*1。进一步的，所述窗口大小是25*25。

采用上述技术方案带来的有益效果：