[發明專利]一種在不規則三角網上進行三維地形特征點生成的方法

有效

• 申請號: 201210107518.6
• 申請日: 2012-04-13
• 公開（公告）號: CN102682479A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 劉建軍;王東華;商瑤玲;趙文豪;蒯希
• 申請（專利權）人: 國家基礎地理信息中心
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種三維地形特征的的選取方法，尤其是一種在不規則三角網上進行三維地形特征點生成的方法。

背景技術

三維地形特征點是指一些決定地形整體輪廓、地形起伏以及走向趨勢的特殊點，從數學角度講是用三維坐標決定地形二維曲面的采樣點。這些地形特征點一旦確定，整個描述地形的二維曲面的輪廓、起伏、走向即可大致確定，所以它們在地形表示方面有著極其重要的作用。

三維地形特征點主要包括山頂點、凹陷點、山脊點、山谷點、鞍部點、水體范圍點。其中，山頂點是指在局部區域高程極大值點，表現為各方向上都為凸起；凹陷點是指在局部區域內高程極小值點，表現為各方向上都凹陷；山脊點只兩個相互正交的方向桑，一個方向凸起，另一個方向沒有凹凸性變化的點，也稱分水線上的點；山谷點是指在兩個相互正交的方向上，一個方向凹陷，而另一個方向沒有凹凸性變化的點，也稱匯水線上的點；鞍部點是指兩個相互正交的方向上，一個方向凸起，另一個方向凹陷的點；水體范圍點則是指單線河流、雙線河流、以及面狀水體的輪廓結構點，該點對三維地形的精細表示有著至關重要的作用。

現有的方法中，三維地形特征點的提取主要有三種：基于規則格網數據(DEM的地形特征點提取、基于等高線數據的地形特征提取和基于TIN的地形特征提取。其中：基于規則格網的地形特征提取主要有地形斷面極值法和基于地表流水模擬方法。地形斷面極值法是采用計算地形斷面找出高程極值點的辦法，通常指采用兩個正交方向上的地形斷面，因此會丟失某些方向上的特征點；基于地表水流模擬方法存在處于地形高出的山谷線上的點因匯水量小而被遺忘，地形低處點因為匯水量大而被誤判為山谷上的點得缺陷。

基于等高線數據的地形特征提取則主要是等高線曲率判別法和等高線骨架化法。等高線曲率判別法是從數字化等高線數據中提取特征點，該方法在提取地形特征點時，先計算每條等高線上離散點的曲率，然后將曲率絕對值大于某一閾值的點選擇出來作為地形特征點，該方法忽略了每條等高線自身變化規律，當閾值選擇較大時候，會丟失許多地形特征線上的點，當閾值選擇較小時，會將本來不是地形特征線上的點誤認為是地形特征點，而且在地形破碎地區或等高線不光滑區域，地形特征的提取將十分困難；等高線骨架化法實際上是將地形特征線兩側的地形視為對稱變化，所提取的地形特征線有很大程度的相似性，所提取的地形特征點大多與地形變化不相符合，而當等高線不光滑或存在噪音時，結果更加糟糕。

發明內容

本發明提供了一種在不規則三角網上進行三維地形特征點生成的方法，很大程度上解決了由等高線構建不規則三角網時，在山脊、山谷、山頂、谷底、鞍部、以及水體區域地形細節丟失的情況，更大程度的優化了地形細節。

實現本發明目的的在不規則三角網上進行三維地形特征點生成的方法，包括如下步驟：

(1)三維地形細節特征區域的提取：

a將等高線離散為高程點，按照Delaunay三角剖分原則，構建初始不規則三角網；

b將不規則三角網中的三角形邊進行分類定義，同一條等高線上相鄰兩點間的線段落在不規則三角網中某三角形的一邊上，將該邊標記為“結構邊”；其它邊標記為“非結構邊”；

c將不規則三角網中的三角形進行分類定義，遍歷整個三角網，將具有三條“結構邊”的三角形標記為I型三角形；具有兩條“結構邊”、一條“非結構邊”的三角形標記為II型三角形；將具有一條“結構邊”、兩條“非結構邊”的三角形標記為III型三角形；將具有三條“非結構邊”的三角型標記為IV型三角形；

遍歷整個三角網，若三角形三個頂點高程相同，則將該三角形標記為F-三角形；若三角形三個頂點高程不完全相同或完全不同，則將該三角形標記為N-三角形；

d針對上述三角形分類中的F-三角形建立索引，同時進行三角形聚類分析，將空間關系為鄰接關系的F-三角形進行編組，形成F-三角形簇；

這些簇的形成有多種原因：在等高線彎曲較大的地方，由于等高線上相鄰的離散點較密，構建不規則三角網的時候容易形成開放式F-三角形簇，這些F-三角形簇往往是丟失了地形細節的山脊或山谷區域；在若干條高程相同的等高線所圍成的區域，等高線離散后高程點值相同，構建三角網時也可以形成開放式F-三角形簇，這些簇往往對應著丟失了細節的鞍部地區；若某一閉合等高線內再無其它等高線時，在構建不規則三角網時，容易形成封閉式F-三角形簇，該區域一般為山頂或山谷區域。所有的開放式F-三角形簇、封閉式F-三角形簇，構成地形特征待選區域。

(2)地形特征區域三維特征點智能內插：