[發明專利]基于規則格網DEM的OSP空間參考線通視域分析方法

有效

• 申請號: 202010054396.3
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111325791B
• 公開（公告）日: 2023-01-06
• 發明（設計）人: 吳傳均;管凌霄;夏青;陳剛;甄學忠;沈寶鴻
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T17/05
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 張立強

本發明公開一種基于規則格網DEM的OSP空間參考線通視域分析方法，包括：基于規則格網DEM對通視域分析區域進行分區；在各分區構建對應的站心坐標系，并基于構建的站心坐標系構建對應的OSP空間坐標系；將各分區內的地形線對應的格網點轉換到OSP空間坐標系；在OSP空間坐標系，對各分區的通視性進行判定，合并各分區通視性判定結果，從而得出通視域分析區域的通視性判定結果。當過觀測點對通視判定區域按平行于橫/縱格網線進行分區時，本發明精度與R3算法相同，速度與參考面算法同階；當過觀測點對通視判定區域按對角線進行分區時，本發明精度遠高于XDraw和參考面算法，在山區數百米高度內，速度明顯超過參考面算法。

技術領域

本發明屬于地形通視性分析技術領域，尤其涉及一種基于規則格網DEM的OSP空間參考線通視域分析方法。

背景技術

通視域分析主要作用是以DEM數據為基礎，計算站立點一定距離范圍與觀察者通視的區域。通視域分析在地理信息服務、雷達探測、通信基礎建設、軍事規劃等領域中有廣泛的應用，在民用領域，可用于通信基站選址、電視臺的發射站選址、雷達站選址、道路規劃等，在軍事上如布設陣地(炮兵陣地、電子對抗陣地)設置觀察響所、鋪架通信線路、低空航跡規劃、躲避偵察等。

針對通視域分析，國內外學者做了大量的研究，Franklin等提出了著名的R2，R3，XDraw算法(Franklin R.Geometric Algorithms for Siting of Air Defense MissileBatteries[R].Columbus Division:A Research Project for Battle[c],1994.)，吳艷蘭(吳艷蘭.基于參考面的可視域算法[J].測繪信息與工程,2001,2001(1):19-21,25.)等人提出了“參考面算法”，這些經典算法的提出影響深遠，至今任有不少學者在其基礎上進行研究改進。其中R3算法考慮了視線通過的每一條格網線對通視的影響，其計算結果精確，但是由于其極大的計算量致使無法運用于實際運算；R2、XDraw、參考面算法是近似的快速算法，其計算速度能達到實際使用的要求，但由于并未考慮視線通過的每一條格網線對通視的影響，必然會產生誤差。長期以來，由于傳統DEM數據精度較低，大部分學者認為算法精度對應用的影響并不大，然而經我們研究發現，雖然XDraw等近似算法誤差比率較低，但分布不均勻，極有可能導致區域性通視判定錯誤，以致影響計算結果的應用，并且隨著技術的發展，DEM數據質量已經得到長足的進步，傳統近似算法已經無法體現現代DEM的數據優勢，這個問題一直沒有得到實質性改善。在精度方面的問題上，部分學者也嘗試過一些研究，比如Wu(Wu H,Pan M,Yao L,et al.A Partition-based Serial Algorithm for GeneratingViewshed on Massive Dems[J].International Journal of Geographical InformationScience,2007,21(9):955-964.)提出參考面算法對于峰頂和谷底等地形計算的缺陷，Zhi(Zhi Y,Wu L,Sui Z,et al.An Improved Algorithm for Computing Viewshed Based onReference Planes[C]//Ieee 19th International Conference on Geoinformatics,Shanghai,China,2011:1-5.)等針對這個問題進行了改進，但結果誤差僅降低了不到50％，算法耗時卻增加了4至10倍，這說明傳統的近似快速算法從基礎設計上就決定了其難以兼具速度與精度優勢。

事實上，單純就計算速度方面而言，目前算法也有待進一步提高，當前大部分學者提升算法速度的基本方案都是通過并行化來縮短計算時間，但此方案需要大型硬件的在線支持，在無網絡環境的便攜式硬件設備條件下，難以取得良好效果，特別是在探險、考古、軍事應用等野外條件下更是難以發揮出速度優勢，故而通過研究新的基礎算法，從計算量這個本質上解決通視域分析的速度瓶頸才是正確的選擇。

發明內容