[發明專利]一種基于DEM的地形坡度分析方法

有效

• 申請號: 201711089805.8
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107833279B
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 呂海洋;王鏖淯;曾誠;余思明;楊雅迪;宋鈺濤
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第二十八研究所
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06F16/29
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 黃振華

本發明公開了一種基于DEM的地形坡度分析方法，該方法首先基于DEM數據結合不同分辨率，計算提取一定地域范圍內柵格矩陣的坡度數據；針對地形坡度的具體要求，將坡度要求按照規則劃分等級并分別與實際坡度數據矩陣進行比較，得到多個比較結果矩陣并進行融合疊加生成坡度要求矩陣，再按照坡度要求矩陣中各元素值分配顏色進行填充，生成矢量圖；最后采用投影算法對矢量圖進行轉換，得到滿足投影模式的坡度分析矢量圖。本發明為直升機機降、搜救、路徑規劃等對地形坡度起伏有一定要求的軍事和民事領域提供了一種較為直觀、準確的地形展現形式和分析方法。

技術領域

本發明涉及一種地形坡度分析方法，尤其涉及一種基于DEM的地形坡度分析方法。

背景技術

地形坡度分析和快速準確顯示對地形起伏程度有一定要求的軍事和民事領域有較為顯著的指導和幫助意義。如執行直升機搜救時,機降場選擇是搜救行動的重要組成部分，正確選擇機降場可有效發揮直升機優勢，直接到達災害目的地，對搜救任務完成具有極其重要的意義，機降場應具備的條件之一是:靠近預定搜救的目標；地形平坦，場內無妨礙著陸的障礙物；有足夠的面積，便于空中識別；因此機降場選擇的前提便是對目標區域及其周邊的地形分析。另如直升機起降場的確定有如下要求：直升機在進行著陸時，因其型號和飛行方向不同，對地面起伏程度的要求也不同；如法軍“大黃蜂”直升機，其順坡、橫坡、逆坡對地面坡度的要求分別為4°、6°、8°，且最大坡度已成為評價直升機性能的性能參數之一。

目前數字地圖為了滿足不同用途查看要求，在平面展示時需進行不同的投影轉換，如蘭勃特投影、墨卡托投影、等經緯投影等投影轉換模式，在不同的投影模式下，一定地域內的地形分析展現會呈現不同的形變，區域內點在不同投影模式下顯示位置會發生變化。

而目前直升機機降場選擇時地形要素主要憑借地圖經驗以及任務過程中肉眼觀察進行決策，缺少一種基于數字地圖在不同模式下快速直觀的地形坡度分析手段和方法，能為決策者在任務執行之前，提供直觀有效的任務執行區域及其周邊的地形坡度情況，提前選定機降場，為任務的快速實施提供參考依據。

發明內容

本發明所解決的技術問題在于提供一種基于數字高程模型(Digital ElevationModel，DEM)進行高程數據提取計算，坡度矩陣對比填充，矢量圖形投影轉換的一種準確、高效、直觀的地形坡度分析和顯示方法。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種基于數字高程模型(DEM)的地形坡度分析方法，包括以下步驟：

步驟1：根據精度要求，基于一定分辨率提取地域范圍內的柵格矩陣數字高程數據，采用該高程數據矩陣結合具體坡度算法計算得到M×N維度的柵格坡度數據矩陣A_MN；其中M、N分別表示矩陣的行和列；

步驟2：結合具體應用環境下對坡度極限值的要求，將坡度極限值按照規則劃分等級分配M×N維零矩陣O(M×N)，將各等級坡度值分別與實際地形坡度數據矩陣A_MN進行比較，得到多個比較結果01矩陣并進行融合疊加生成坡度要求矩陣，再按照坡度要求矩陣中不同元素值分配不同顏色進行填充，生成矢量圖；

步驟3：根據地圖投影模式，將坡度分析得到的矢量圖依據矢量圖所代表區域的實際地理坐標及顯示分辨率計算矢量圖每個元素地理坐標，對每個元素地理坐標結合具體投影算法進行投影坐標轉換，得到滿足地圖投影模式的坡度分析矢量圖。

步驟1中所述提取地域范圍內的柵格矩陣數字高程數據，具體包括如下步驟：

步驟1-1，采用規則格網模型作為DEM模型。規則格網法是把DEM表示成高程矩陣，把區域空間切分為許多個規則的格網單元，此時，DEM來源于直接規則矩形格網采樣點或由不規則離散數據點內插產生，同時為了避免在復雜地形區采樣點則不能完整的表達的問題，通過改變格網的大小來適用起伏程度不同的地區，在地形簡單地區增大格網間隔，而在復雜地區則減小格網采樣間隔。