[发明专利]一种在不规则三角网上进行三维地形特征点生成的方法

摘要

本发明提供了一种在不规则三角网上进行三维地形特征点生成的方法，包括如下步骤：(1)三维地形细节特征区域的提取；(2)地形特征区域三维特征点智能内插；(3)水系特征要素的协调处理；(4)顾及地形细节的三维地形特征点形成。本发明的在不规则三角网上进行三维地形特征点生成的方法，在不规则三角网上，可以自动进行地形特征分析、地形特征提取、地形正负向趋势判断、水系关系协调、水体高程计算以及地形细节优化精化等，解决了用等高线做数据源构建不规则三角网时出现的地形细节精度不够以及地形细节丢失问题。可以广泛用于地形数据细节精化优化、地学分析、DEM数据生产等领域。

主权项

一种在不规则三角网上进行三维地形特征点生成的方法，包括如下步骤：(1)三维地形细节特征区域的提取：a将等高线离散为高程点，按照Delaunay三角剖分原则，构建初始不规则三角网；b将不规则三角网中的三角形边进行分类定义，同一条等高线上相邻两点间的线段落在不规则三角网中某三角形的一边上，将该边标记为“结构边”；其它边标记为“非结构边”；c将不规则三角网中的三角形进行分类定义，遍历整个三角网，将具有三条“结构边”的三角形标记为I型三角形；具有两条“结构边”、一条“非结构边”的三角形标记为I I型三角形；将具有一条“结构边”、两条“非结构边”的三角形标记为I II型三角形；将具有三条“非结构边”的三角型标记为IV型三角形；遍历整个三角网，若三角形三个顶点高程相同，则将该三角形标记为F‑三角形；若三角形三个顶点高程不完全相同或完全不同，则将该三角形标记为N‑三角形；d针对上述三角形分类中的F‑三角形建立索引，同时进行三角形聚类分析，将空间关系为邻接关系的F‑三角形进行编组，形成F‑三角形簇；这些簇的形成有多种原因：在等高线弯曲较大的地方，由于等高线上相邻的离散点较密，构建不规则三角网的时候容易形成开放式F‑三角形簇，这些F‑三角形簇往往是丢失了地形细节的山脊或山谷区域；在若干条高程相同的等高线所围成的区域，等高线离散后高程点值相同，构建三角网时也可以形成开放式F‑三角形簇，这些簇往往对应着丢失了细节的鞍部地区；若某一闭合等高线内再无其它等高线时，在构建不规则三角网时，容易形成封闭式F‑三角形簇，该区域一般为山顶或山谷区域。所有的开放式F‑三角形簇、封闭式F‑三角形簇，构成地形特征待选区域。(2)地形特征区域三维特征点智能内插：a开放式的F‑三角形簇，其轮廓边由“结构边”和“非结构边”组成，找到其“非结构边”，该“非结构边”系相邻F‑三角形与N‑三角形的公共边，取其中点作为待插值点位，其三维高程值的确定由N‑三角形与F‑三角形簇的面积比例与高程变化比例决定；b封闭式F‑三角形簇，其轮廓边均为步骤二中的“结构边”，取F‑三角形簇中心点作为待插值点位，其三维高程值的确定采用以下方式：对于F‑三角形簇的每一条轮廓边，获得该边的长度，以及该边相邻接的N‑三角形的另一个端点高程值，将边长度及对应端点高程进行加权求和，与边的总长度进行比例换算，获得F‑三角形簇外轮廓地形变化平均高程值；将外轮廓地形变化平均高程值乘以比例系数，与F‑三角形簇高程值求和，获得F‑三角形簇中心高程点值；将得到的特征点作为部分地形细节，加入不规则三角网进行地形细节精化；c循环迭代处理步骤(1)中所述地形特征区域，重新建立“结构边”、“非结构边”索引，循环处理，直到地形特征待选区域数目为零或指定数目；(3)水系特征要素的协调处理：对于单线河，将线状单线河离散为点集，在建立好的不规则三角网上，内插出三维高程坐标；对于双线河，取其河流结构线，将河流范围线离散成点集，得到，然后，分别向河流结构线做垂线，垂足的高程值由不规则三角网内插得到，即为河流范围线上对应点得三维高程值；对于面状静止水体，将面状水体的范围线离散为点集，分别在不规则三角网上获得三维高程值，随后进行排序，取出最小高程值，将该高程值乘以一个大于零小于一的比例系数，可获得面状水体的高程值；(4)顾及地形细节的三维地形特征点形成：将步骤(2)、(3)所形成的三维地形特征点统一管理，形成最终成果：三维地形细节特征点。