[发明专利]基于点云数据的黄土坡面微地形曲面重构方法

摘要

本发明涉及一种基于点云数据的黄土坡面微地形曲面重构方法。该方法包括以下步骤：1)点云数据采集；2)点云数据简化；3)微地形模型创建。本发明精度高、易于操作。

主权项

1.一种基于点云数据的黄土坡面微地形曲面重构方法，其特征在于：该重构方法包括以下步骤：1)点云数据采集1.1)选择土样：选用含水率8％—12％的土壤作为土样；1.2)土样经自然风干后过筛，以黄土高原耕种措施中的等高耕作为填土方式，将土样分为5层填装于的侵蚀槽中；1.3)在耕层表面布设等高耕作农业耕作措施，以横向坡为耕作方式，其中垄高7‑10cm，垄间距为20cm；1.4)采用三维激光扫描仪扫描获取坡面点云数据；1.5)扫描完成后开始降雨，到坡面出现较明显层叠状或鱼鳞片状的跌水，坡面径流开始生成、坡面出现明显的细沟时，分别作为溅蚀阶段、片蚀阶段、细沟侵蚀阶段；1.6)在水蚀发育的每个阶段，停止降雨后待坡面无积水时，采用三维激光扫描仪扫描获取点云数据，并对细沟侵蚀后半小时坡面进行扫描；1.7)最后基于三维激光扫描仪搭配的ScanMaster软件进行点云数据拼接、噪声点剔除和多余点删除等预处理，并以文本文件的形式进行存储；2)点云数据简化2.1)利用八叉树法的快速收敛特性、递归构建原理和空间划分规则创建拓扑关系并进行邻域搜索；2.2)首先需确定最小点间距，即最小包围盒边长L_min，作为递归分割的结束条件；2.3)继而将包围盒平均分割为8个子盒，并对包含有多个点云的子盒继续分割，直至最小子盒边长等于给定的点距为止，分割过程使用八叉树记录；2.4)最后，广度遍历生成的八叉树，利用数据点的空间分布与包围盒的对应关系，快速搜索任意点P的邻域点集，以邻域点集为基础建立拓扑结构，以实现点云简化，L_min取值范围为1‑10mm；3)微地形模型创建3.1)在三角网格基础上构建曲面片；沿u向(切片方向)对每个切片上的数据，把它们换算成带权的型值点，再按照B样条曲线的边界条件及反算公式，求出控制点，然后再把这些控制点看作ν向的型值点，再沿ν向按照B样条曲线的边界条件及反算公式进行反算，求得控制点构成控制网格；3.2)得到控制网格后，进行NURBS曲面重构，并可经B样条基函数重采样后获得离散型数字高程模型DEM。