[發明專利]一種基于數字地形圖的空間視域分析方法及電子設備

有效

• 申請號: 202010418855.1
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111681313B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 王友昆;王健;余章蓉;楊根新;劉兆;修洪濤;王瑞;彭彥銘;葉萬榮
• 申請（專利權）人: 云南迅測科技有限公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G09B29/00
• 代理公司: 昆明金科智誠知識產權代理事務所(普通合伙) 53216
• 代理人: 胡亞蘭

本發明的實施例公開一種基于數字地形圖的空間視域分析方法及電子設備，涉及機場導航臺選址建設、城市規劃、日照分析、地形分析、公共安全等領域。所述方法包括：在具有高程信息的目標數字地形圖中，以待分析的目標點為視點，真北方向為基準方向，順時針按照預定角度間隔作射線；在第每條射線方向上，以所述視點為起點，構造首尾相連的多條有向線段；對于每條射線方向上的每條有向線段，篩選出其所處范圍內高程值大于上一有向線段的終點對應的最大虛擬高程值的高程線；計算每條有向線段與篩選出的高程線的交點，計算交點與所述視點連線的斜率，確定所述視點至有向線段的終點之間的最大遮擋視線斜率。本發明無需插值計算，能夠提高計算效率。

技術領域

本發明涉及機場導航臺選址建設、城市規劃、日照分析、地形分析、公共安全技術領域，尤其涉及一種基于數字地形圖的空間視域分析方法及電子設備。

背景技術

隨著計算機技術、網絡技術的發展，為大規模、大范圍的空間分析提供了可能?？臻g視域分析是空間分析的一種重要技術，在機場導航臺選址建設、城市規劃、日照分析、公共安全等領域極其重要。以機場建設為例，導航臺的雷達發射信號受到高度超過導航臺或天線的障礙物(地物和地貌)的影響，因此準確提供導航臺遮蔽角對機場的設計工作至關重要；城市規劃建設中，以人所在位置為視點，分析其可視范圍作為建構筑物的規劃依據；公共安全領域，以防控人員為視點，可分析其安全射擊范圍；此外，在防空領域，也需要對雷達等探測器進行雷達視域計算和分析。

空間視域分析技術，其實質是以視點為中心，計算每個方向的遮蔽角。遮蔽角為視點和視點所在水平面向上算起視線被地形地物遮擋的最大垂直張角。遮蔽角計算的本質是LOS算法，其核心是以視點為中心，向目標點引一條射線，判斷該射線是否中途被遮擋，如果被遮擋則兩點不通視，反之則兩點通視。圖1為現有的目標位置遮蔽角計算示意圖，如圖1中所示，O點為視點中心點位置，O’為視點在地面的投影點，O點某一視線方向有障礙物P₁、P₂、P₃三點，則該視線方向與障礙物頂端的連線和地平線之間的夾角為遮蔽角，角值范圍0～90°(一般只計算仰角)。圖1中，OP₃視線方向同地平線之間的夾角最大，一般將此最大夾角稱為視點方向的最大遮蔽角。假設O點的海拔高程值為H_o，O點不同視線方向障礙物的最大仰角點位假設為P_j點，P_j點的海拔高程值為H_j，OP_j兩點水平距離為s，則不考慮地球曲率時O點在不同方向的遮蔽角計算如下式所示：

α_i＝atan[(H_j-H_o)/s]???(1)

計算視點位置的遮蔽角，一般以視點O為中心，自真北方向點起沿360°方位，按照一定間隔(1°～3°)進行計算，間隔越小，計算出的可視域越準確。將全部方向障礙物最大仰角點連線，則可以得到視點O在一定區域內的可視區域范圍，即遮蔽角覆蓋范圍圖。

目前，遮蔽角的測量方法有實測法和DEM分析法。實測法中，障礙物的高度可采用全站儀懸高法、三角高程法、GNSS?RTK等方式測量，障礙物的水平位置可采用全站儀極坐標法或GNSS?RTK施測，外業工作量大，效率較低。DEM分析法中，地形的高程通過DEM網格的高程插值計算獲得。

DEM分析法主要基于格網DEM數據，采用LOS(Light?of?Sight)方法進行通視分析。近年來，為應對不同數據源及提高計算效率，國內外學者提出了不同處理方法，如黃太山提出的GIS空間疊紙分析計算法，應申等人提出的雙增量地形可視計算法，劉騮等人提出的基于LOS法改進的關鍵斜率法，張斌等人提出的基于多分辨率DEM的改進LOS法，以及剖面圖差積法、JANUS?LOS法、DYNTACS?LOS法、ModSAF?LOS法、Bresenham?LOS等其他改進方法。這些方法均基于格網DEM計算遮蔽角，取得了很好的計算效果，但是，DEM分析法對于已有成果數據依賴較高，DEM分析法無法直接使用未經格網化的地形圖數據來計算遮蔽角，插值過程比較費時，在一定程度上影響計算速度。