[發(fā)明專利]一種基于線性內(nèi)插的規(guī)則格網(wǎng)地形建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710252346.4
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107038308B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃淮;戴宇辰;肖李俊;黃宵寧
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 鄧麗

本發(fā)明公開了一種基于線性內(nèi)插的規(guī)則格網(wǎng)地形建模方法。包括以下步驟：1）設(shè)定閾值T；2）選擇格網(wǎng)單元，計算高程值的方差Var；3）判斷閾值T和方差Var的大小，若閾值大轉(zhuǎn)步驟4，否則轉(zhuǎn)步驟5；4）采用雙線性多項式進行地形的插值計算，建立當前格網(wǎng)的地形結(jié)構(gòu)；5）采用雙三次多項式進行地形的插值計算，建立當前格網(wǎng)的地形結(jié)構(gòu)；6）計算所有單元，完成基于規(guī)則格網(wǎng)的地形建模。本發(fā)明引入閾值判定格網(wǎng)單元高程值的方差，對地形平坦的單元采用計算量小的雙線性多項式插值，而對地形起伏較大的單元采用高精度的雙三次多項式插值，從而在保證地形模擬精度的同時，有效減少了運算時間，具有良好的實用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于線性內(nèi)插的規(guī)則格網(wǎng)地形建模方法，屬于計算機仿真技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

數(shù)字高程模型(DEM)通過空間數(shù)字坐標實現(xiàn)了對區(qū)域表面地形地貌的模擬，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分為基于規(guī)則格網(wǎng)和不規(guī)則三角網(wǎng)兩類。其中，基于規(guī)則格網(wǎng)的地形建模方式將區(qū)域平面劃分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，各單元頂點對應(yīng)一個高程值，通過內(nèi)插函數(shù)確定待定點的高程值，具有數(shù)據(jù)存儲量小、拓撲結(jié)構(gòu)簡單、易于采集和計算的優(yōu)點，適用于大規(guī)模地形場景的建模。

插值是基于規(guī)則格網(wǎng)的數(shù)字高程模型模擬地形曲面的重要方法，內(nèi)插函數(shù)的選擇直接影響地形建模的精度和速度，常用的內(nèi)插函數(shù)有距離加權(quán)、線性內(nèi)插、樣條函數(shù)、最小二乘法等。以線性內(nèi)插法為基礎(chǔ)，通過判斷網(wǎng)格地形的平坦度，選擇不同的插值模型。在地形平坦的網(wǎng)格內(nèi)采用雙線性多項式插值能有效保證建模的速度；相反，通過雙三次多項式可以提高地形起伏較大區(qū)域的模擬精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供虛擬地形建模優(yōu)化算法，特別適用于大規(guī)模地形的建模中。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于線性內(nèi)插的規(guī)則格網(wǎng)地形建模方法，包括以下步驟：

1)設(shè)定閾值T；

2)選擇格網(wǎng)單元，計算高程值的方差Var；

3)判斷閾值T和方差Var的大小，若閾值大于方差轉(zhuǎn)步驟4)，否則轉(zhuǎn)步驟5)；

4)采用雙線性多項式進行地形的插值計算，建立當前格網(wǎng)的地形結(jié)構(gòu)；

5)采用雙三次多項式進行地形的插值計算，建立當前格網(wǎng)的地形結(jié)構(gòu)；

6)計算所有格網(wǎng)單元，完成基于規(guī)則格網(wǎng)的地形建模。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述步驟1)的設(shè)定閾值T，具體為

根據(jù)地形平坦程度和建模精度要求設(shè)定閾值T。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述步驟2)的選擇格網(wǎng)單元，計算高程值的方差Var，具體為，

將區(qū)域平面劃分為規(guī)則的格網(wǎng)單元，各單元頂點對應(yīng)一個高程值；選擇其中的一個單元，計算高程值的方差Var，如式(1)和式(2)所示。

式中：z_i,j、z_i+1,j、z_i,j+1、z_i+1,j+1為規(guī)則格網(wǎng)中第i行第j列格網(wǎng)單元頂點的高程值；為該格網(wǎng)單元高程的平均值。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述步驟3)的判斷閾值T和方差Var的大小，表達式為:

判斷閾值T和方差Var的大小，選擇不同的插值模型。

本發(fā)明進一步設(shè)置為：所述步驟4)的采用雙線性多項式進行插值計算，具體為，

采用雙線性多項式進行插值計算，利用待插值點所在格網(wǎng)的四個頂點坐標計算多項式系數(shù)，待插值點高程z的表達式為：