[發明專利]一種兼顧精度與效率的可視域計算方法

有效

• 申請號: 201710863894.0
• 申請日: 2017-09-22
• 公開（公告）號: CN107886570B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 余接情;吳立新;張紹良
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06T17/20
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 吳學明

本發明公開了一種兼顧精度與效率的可視域計算方法，包括以下驟：（1）將地表網格進行方形環及扇區劃分；（2）為各扇區建立垂直投影面并劃分條帶；（3）將第1環上各格網點投影至垂直投影面以得到一條條帶化的天際線；（4）結合上一環條帶化天際線逐網格點判斷當前環當前點是否可見，并輸出該點的可見性；（5）根據當前環各網格點的投影高程更新上一環的天際線；（6）重復步驟（4）至步驟（5）直至所有環均被處理為止。上述方法在任一環內各網格點的遮擋信息均體現在最新的天際線上，通過對該天際線進行條帶離散化，并以此作為格網點可視性判斷的依據，使得本發明方法在保證相近精度的前提下，比現有近似計算方法的時間效率更高。

技術領域

本發明專利涉及可視域分析技術領域，具體涉及一種兼顧精度與效率的可視域計算方法。

背景技術

可視域分析（地形可視性分析）是根據通視性原理分析相對于視點可見的所有區域范圍的方法和技術，在設施選址、景觀路線規劃及安防監控等實際問題中具有重要應用價值。實際問題解決中，常將周圍地物抽象為一個統一的表面（如地形表面或城市地表），而這個抽象表面又常用規則網格來表示。為此，可視域計算通常為尋找相對于某一視點（即觀測點）所有的可見網格點。呂品等人在其專著《地形可視性分析與應用》中歸納總結了部分常見地形可視域的計算方法，可分為以下幾類：

（1）無復用逐點計算法：典型代表為R3算法。基本原理為從視點位置出發向觀測范圍內的每個網格點引一條光線（稱為視線）；如果當前視線被其它網格點遮擋，則當前網格點不可見；否則為可見。是否遮擋則需根據可視高程及斜率進一步比較判斷。該方法的優點是精度非常高，被認為是一種精確計算方法；缺點是算法效率非常低下，對于n×n的地形網格其時間復雜度高達O (n³)。

（2）復用向內最近點法：典型代表為R2算法。基本原理為只精確計算視野邊界點的可見性，對于邊界范圍內部的點則采用邊界點視線與網格線交叉點來逼近。該方法的優點是算法效率較高，對于n×n的地形網格其時間復雜度為O (n²)，缺點是準確性較差，存在一些錯誤計算的點，是一種近似方法。

（3）復用外向逐點計算法：典型代表為xDraw算法及參考面算法。基本原理為以視點為中心，將視野范圍劃分為多個同心方形環，然后自里向外記錄各環上每點的最低可視高程；外環某一點的可見性由內環鄰近兩點的最低可視高程來決定。該方法與復用向內最近點法類似，算法效率較高，對于n×n的地形網格其時間復雜度為O (n²)，但準確性較差，是一種近似方法。

上述優化方法均以精度損失為代價來提高可視域計算的時間效率。在許多實際應用中，可視域計算的準確性也是一個重要的衡量因素。因此，現有的可視域的計算方法有待進一步改進，使得既能保持可視域計算的準確性也能大幅提高可視域計算的時間效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供了一種兼顧精度與效率的可視域計算方法，通過對能精確反映各網格點遮擋信息的天際線進行條帶離散化，并以此作為格網點可視性判斷的依據，使得本發明方法在保證相近精度的前提下，比現有近似計算方法的時間效率更高。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：一種兼顧精度與效率的可視域計算方法，包括以下驟：

（1）將地表網格進行方形環及扇區劃分；

（2）為各扇區建立垂直投影面并劃分條帶；

（3）將第1環上各格網點投影至垂直投影面以得到一條條帶化的天際線；

（4）結合上一環條帶化的天際線逐網格點判斷當前環當前點是否可見，并輸出該點的可見性；

（5）根據當前環各網格點的投影高程更新上一環的天際線；

（6）重復步驟（4）至步驟（5）直至所有環均被處理為止。