專利名稱：基于tin的細(xì)化地表處理方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計算機(jī)地形測繪數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于TIN的細(xì)化地表處理方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在基于地形要素的數(shù)字地形分析方法，為從地形圖上得到更多的坡度、坡向、坡長、通視等信息提供了理論手段。地形分析的主要地形要素包括規(guī)則格網(wǎng)、等高線、不規(guī)則三角網(wǎng) TIN (Triangular Irregular Network,不規(guī)則三角網(wǎng))。典型的，基于高程點(diǎn)和等高線制作TIN常采用Delaunay規(guī)則進(jìn)行構(gòu)建。但通過該方法構(gòu)建的TIN在山脊、山頂、山谷存在不合理的平坦三角形問題，即構(gòu)成三角形的3個頂點(diǎn)具有相同的高程值，這會導(dǎo)致TIN生成的數(shù)字高程模型失真，因此需要對平坦三角形進(jìn)行修正。
由于平坦三角形是由于缺乏足夠的特征信息造成的，傳統(tǒng)的，采用在立體下采集更多的高程點(diǎn)、特征線的方式對上述平坦三角形進(jìn)行修正。但該方法耗費(fèi)人力物力，且無法消除所有的平坦三角形，因此該方法在實(shí)際應(yīng)用中受到限制。對于不采用立體環(huán)境進(jìn)行修正的方法，Brandi提出了一種交互式的方法來修正平坦三角形，即用一個交互界面先找出有問題的區(qū)域，允許通過交換邊和立體加高程點(diǎn)的方式來修正平坦三角形區(qū)域。這種方法內(nèi)插值為局部點(diǎn)，對表達(dá)地形的連續(xù)性效果受到限制，而且修正過程過于緩慢，特別是對于大數(shù)據(jù)的處理，這種方法無法進(jìn)行處理。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的這些技術(shù)存在的主要問題就是，對平坦三角形的修正過程中內(nèi)插值為局部點(diǎn)，無法有效地表達(dá)地形的連續(xù)性，使其修正效果并不十分合理。而且像采用直接在立體下采集更多的高程點(diǎn)、特征線的方式十分耗費(fèi)人力物力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明在于提供一種基于TIN的細(xì)化地表處理方法及系統(tǒng)，通過對TIN上不同類型的平坦三角形集群采用不同的方式進(jìn)行修正，可有效表達(dá)地形連續(xù)性特征。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而提供的一種基于TIN的細(xì)化地表處理方法，包括如下步驟:S100，根據(jù)預(yù)設(shè)區(qū)域地形圖數(shù)據(jù)用Delaunay規(guī)則構(gòu)建所述預(yù)設(shè)區(qū)域的TIN ；S200，遍歷TIN上的三角形，建立平坦三角形集群；S300，對所述平坦三角形集群分類，分為在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群，在山頂位置上的平坦三角形集群，在鞍部位置上的平坦三角形集群；S400，對所述在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群、在山頂位置上的平坦三角形集群、在鞍部位置上的平坦三角形集群的等值節(jié)點(diǎn)的高程值分別進(jìn)行重新賦值修正，得到修正后的預(yù)設(shè)區(qū)域三維線圖。較佳地，作為一種可實(shí)施方式，所述步驟S200包括如下步驟:S210，對TIN上的三角形進(jìn)行遍歷，標(biāo)識、記錄出平坦三角形的記錄號；
S220，在TIN上提取地形特征線；S230，檢索所述地形特征線經(jīng)過的平坦三角形，標(biāo)識所述地形特征線經(jīng)過的平坦
三角形并記錄出平坦三角形的記錄號；S240，將所述地形特征線經(jīng)過的且具有公共邊的平坦三角形建立平坦三角形集群。較佳地，作為一種可實(shí)施方式，所述步驟S300實(shí)現(xiàn)方式如下:當(dāng)Z1Uc^Z2，或者Z2Uc^Z1時，判定所述平坦三角形集群在山脊或山谷位置上；當(dāng)W，Z2<Z0時，判定所述平坦三角形集群在山頂位置上；當(dāng)Z1Utl, Z2>Z0時，判定所述平坦三角形集群在鞍部位置上；其中: 為所述平坦三角形集群的高程值(Lx為所述平坦三角形集群一側(cè)的高程值；Z2為所述平坦三角形集群另一側(cè)的高程值。較佳地，作為一種 可實(shí)施方式，所述步驟S400包括如下步驟:S410，采用距離權(quán)內(nèi)插方法，對所述在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群中的平坦三角形上的等值節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正；S420，采用斜率內(nèi)插方法，對所述在山頂位置上的平坦三角形集群中的平坦三角形上的等值節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正；S430，采用直接賦值方法，對所述在鞍部位置上的平坦三角形集群中的平坦三角形上的等值節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新賦值進(jìn)行修正；S440，根據(jù)修正后的所述在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群、在山頂位置上的平坦三角形集群、在鞍部位置上的平坦三角形集群得到修正后的預(yù)設(shè)區(qū)域三維線圖。較佳地作為一種可實(shí)施方式，步驟S410實(shí)現(xiàn)方式如下:所述對在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群采用距離權(quán)內(nèi)插方法進(jìn)行修正，包括如下步驟:根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的距離及等高線間距，采用距離權(quán)內(nèi)插方法建立距離權(quán)內(nèi)插模型，利用所述距離權(quán)內(nèi)插模型在兩條等高線間根據(jù)距離進(jìn)行內(nèi)插，通過下面的公式計算各節(jié)點(diǎn)的距離權(quán)Pk和對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的高程zk，為所述平坦三角形上的各節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正；
權(quán)利要求
1.一種基于TIN的細(xì)化地表處理方法，其特征在于，包括如下步驟: S100，根據(jù)預(yù)設(shè)區(qū)域地形圖數(shù)據(jù)用Delaunay規(guī)則構(gòu)建所述預(yù)設(shè)區(qū)域的TIN ； S200，遍歷TIN上的三角形，建立平坦三角形集群； S300，對所述平坦三角形集群分類，分為在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群、在山頂位置上的平坦三角形集群、在鞍部位置上的平坦三角形集群； S400，對所述在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群、在山頂位置上的平坦三角形集群、在鞍部位置上的平坦三角形集群的等值節(jié)點(diǎn)的高程值分別進(jìn)行重新賦值修正，得到修正后的預(yù)設(shè)區(qū)域三維線圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TIN的細(xì)化地表處理方法，其特征在于，所述步驟S200包括如下步驟: S210，對TIN上的三角形進(jìn)行遍歷，標(biāo)識、記錄出平坦三角形的記錄號； S220，在TIN上提取地形特征線； S230，檢索所述地形特征線經(jīng)過的平坦三角形，標(biāo)識所述地形特征線經(jīng)過的平坦三角形并記錄出平坦三角形的記錄號； S240，將所述地形特征線經(jīng)過的且具有公共邊的平坦三角形建立平坦三角形集群。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TIN的細(xì)化地表處理方法，其特征在于: 所述步驟S300中，對所述平坦三角形集群的分類，包括如下步驟: 當(dāng)Z1Uc^Z2，或者Z2Uc^Z1時，判定所述平坦三角形集群在山脊或山谷位置上； 當(dāng)W，z2<z0時，判定所述平坦三角形集群在山頂位置上； 當(dāng)Z1Utl, z2>z0時，判定所述平坦三角形集群在鞍部位置上； 其中: 為所述平坦三角形集群的高程值(Lx為所述平坦三角形集群一側(cè)的高程值；Z2為所述平坦三角形集群另一側(cè)的高程值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于TIN的細(xì)化地表處理方法，其特征在于，所述步驟S400包括下列步驟: S410，采用距離權(quán)內(nèi)插方法，對所述在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群中的平坦三角形上的等值節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正； S420，采用斜率內(nèi)插方法，對所述在山頂位置上的平坦三角形集群中的平坦三角形上的等值節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正； S430，采用直接賦值方法，對所述在鞍部位置上的平坦三角形集群中的平坦三角形上的等值節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新賦值修正； S440，根據(jù)修正后的所述在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群、在山頂位置上的平坦三角形集群、在鞍部位置上的平坦三角形集群得到修正后的預(yù)設(shè)區(qū)域三維線圖。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于TIN的細(xì)化地表處理方法，其特征在于: 所述步驟S410中，所述對在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群采用距離權(quán)內(nèi)插方法進(jìn)行修正，包括如下步驟: 根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的距離及等高線間距，采用距離權(quán)內(nèi)插方法建立距離權(quán)內(nèi)插模型，利用所述距離權(quán)內(nèi)插模型在兩條等高線間根據(jù)距離進(jìn)行內(nèi)插，通過下面的公式計算各節(jié)點(diǎn)的距離權(quán)Pk和對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的高程Zk，為所述平坦三角形上的各節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正；
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于TIN的細(xì)化地表處理方法，其特征在于: 所述步驟S420中，所述對在山頂位置上的平坦三角形集群采用斜率內(nèi)插方法進(jìn)行修正，包括如下步驟: 根據(jù)所述在山頂位置的平坦三角形集群兩側(cè)的斜率，采用斜率內(nèi)插方法建立斜率內(nèi)插模型，利用所述斜率內(nèi)插模型以三維線在平坦三角形集群兩側(cè)的斜率作為權(quán)值，通過下面的公式計算高程值Zk，為在山頂位置的平坦三角形集群的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正； 其
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于TIN的細(xì)化地表處理方法，其特征在于: 所述步驟S430中，所述對在鞍部位置的平坦三角形集群，采用直接賦值方法進(jìn)行修正，包括如下步驟: 根據(jù)所述的在鞍部位置的平坦三角形集群與最近的等高線之間的節(jié)點(diǎn)的高程值，采用直接賦值方法建立直接賦值模型，利用所述直接賦值模型，通過下面的公式計算高程值Zk，為在鞍部位置的平坦三角形集群中的平坦三角形的高程值進(jìn)行重新賦值； 當(dāng)Zk彡Zh-0.5D時，Zk不變;當(dāng) Z1^Zh-0.5D 時，Zk=ZH-0.5D ； Zk是在鞍部位置的平坦三角形集群與其最近等高線間的任一節(jié)點(diǎn)的高程值；Ζη是三維線與最近的等高線的交點(diǎn)的高程值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的基于TIN的細(xì)化地表處理方法，其特征在于:在所述步驟S400之后，還包括如下步驟: S500，測量地表長度，利用所述的經(jīng)過修正后的預(yù)設(shè)區(qū)域三維線圖測量預(yù)設(shè)區(qū)域的地表長度。
9.一種基于TIN的細(xì)化地表處理系統(tǒng)，其特征在于，包括TIN構(gòu)建模塊，平坦三角形集群建立模塊，平坦三角形集群分類模塊和修正模塊，其中: 所述TIN構(gòu)建模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)區(qū)域地形圖數(shù)據(jù)用Delaunay規(guī)則構(gòu)建所述預(yù)設(shè)區(qū)域的 TIN ； 所述平坦三角形集群建立模塊，用于遍歷TIN上的三角形，建立平坦三角形集群； 所述平坦三角形集群分 類模塊，用于對所述平坦三角形集群分類，分為在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群，在山頂位置上的平坦三角形集群，在鞍部位置上的平坦三角形集群； 所述修正模塊，用于對所述在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群、在山頂位置上的平坦三角形集群、在鞍部位置上的平坦三角形集群的等值節(jié)點(diǎn)的高程值分別進(jìn)行重新賦值修正，得到修正后的預(yù)設(shè)區(qū)域三維線圖。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于TIN的細(xì)化地表處理系統(tǒng)，其特征在于，所述平坦三角形集群建立模塊包括記錄平坦三角形子模塊和特征線提取子模塊，其中: 所述記錄平坦三角形子模塊，用于對TIN上的三角形進(jìn)行遍歷，標(biāo)識、記錄出平坦三角形的記錄號； 所述記錄平坦三角形子模塊，用于在TIN上提取地形特征線。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于TIN的細(xì)化地表處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述平坦三角形集群分類模塊，包括第一判定子模塊，第二判定子模塊和第三判定子模塊，其中: 所述第一判定子模塊，用于當(dāng)rLxH或者時，判定所述平坦三角形集群在山脊或山谷位置上； 所述第二判定子模塊，用于當(dāng)WW時，判定所述平坦三角形集群在山頂位置上； 所述第三判定子模塊，用于當(dāng)時，判定所述平坦三角形集群在鞍部位置上； 其中: 為所述平坦三角形集群的高程值(Lx為所述平坦三角形集群一側(cè)的高程值；Z2為所述平坦三角形集群另一側(cè)的高程值。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于TIN的細(xì)化地表處理系統(tǒng)，其特征在于，所述修正模塊包括第一修正子模塊，第二修正子模塊，第三修正子模塊和TIN修正子模塊，其中: 第一修正子模塊，用于采用距離權(quán)內(nèi)插方法，對所述在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群中的平坦三角形上的等值節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正； 所述第二修正子模塊，用于采用斜率內(nèi)插方法，對所述在山頂位置上的平坦三角形集群中的平坦三角形上的等值節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正； 所述第三修正子模塊，用于采用直接賦值方法，對所述在鞍部位置上的平坦三角形集群中的平坦三角形上的等值節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重新賦值進(jìn)行修正； 所述TIN修正子模塊，用于根據(jù)修正后的所述在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群、在山頂位置上的平坦三角形集群、在鞍部位置上的平坦三角形集群得到修正后的預(yù)設(shè)區(qū)域三維線圖。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于TIN的細(xì)化地表處理系統(tǒng)，其特征在于: 所述第一修正子模塊采用距離權(quán)內(nèi)插方法，對所述在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群中的平坦三角形上的等值節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正，是: 對在山脊或山谷位置的平坦三角形集群，根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的距離及等高線間距，采用距離權(quán)內(nèi)插方法建立距離權(quán)內(nèi)插模型，利用所述距離權(quán)內(nèi)插模型在兩條等高線間根據(jù)距離進(jìn)行內(nèi)插，通過下面的公式計算各節(jié)點(diǎn)的距離權(quán)Pk和對應(yīng)節(jié)點(diǎn)的高程值Zk，為所述平坦三角形上的各節(jié)點(diǎn)的高程值進(jìn)行重新賦值修正；
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于TIN的細(xì)化地表處理方法及系統(tǒng)。其中方法包括如下步驟根據(jù)地形圖數(shù)據(jù)構(gòu)建TIN；遍歷TIN上的三角形，建立平坦三角形集群；對平坦三角形集群分類，分為在山脊或山谷位置上的平坦三角形集群、在山頂位置上的平坦三角形集群、在鞍部位置上的平坦三角形集群；對不同類型的平坦三角形集群采用不同的模型進(jìn)行修正，得到修正后的平坦三角形集群區(qū)域的三維線圖，達(dá)到細(xì)化地表的作用。本發(fā)明對TIN上的平坦三角形分類進(jìn)行修正，得到三維線要素類似于立體采集到的特征線，可有效表達(dá)地形的連續(xù)性特征，得到的三維線比直接構(gòu)建TIN生成的三維線更貼合實(shí)際地形。
文檔編號G06T17/05GK103226845SQ20131008636
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月18日
發(fā)明者祝曉坤, 龐國豐 申請人:北京市測繪設(shè)計研究院