[發(fā)明專(zhuān)利]一種面向道路DEM構(gòu)建的建模高程點(diǎn)篩選方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010697637.6
• 申請(qǐng)日: 2020-07-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111858810B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙明偉;張凱莉;江嶺;楊燦燦;王春;徐燕
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 滁州學(xué)院
• 主分類(lèi)號(hào): G06F16/29
• 分類(lèi)號(hào): G06F16/29;G06T17/05
• 代理公司: 江蘇法德東恒律師事務(wù)所 32305
• 代理人: 李媛媛

本發(fā)明公開(kāi)了一種面向道路DEM構(gòu)建的高程點(diǎn)篩選方法。該方法包括如下步驟：S1，高程點(diǎn)映射到道路邊線形成初期道路三維線；S2，對(duì)每一條道路邊線，根據(jù)其存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)順序確定路頭和路尾，并根據(jù)邊線與其他道路邊線相交情況區(qū)分丁字路口和十字路口；S3，根據(jù)距離最短原則，確定路頭、路尾以及相交路口的高程信息；S4，根據(jù)步驟S3中確定的路頭、路尾以及相交路口高程信息，確定道路內(nèi)部需要保留的高程點(diǎn)；S5，對(duì)內(nèi)部高程點(diǎn)插值形成指定步長(zhǎng)的高程點(diǎn)；S6，獲取完整道路邊線上的高程點(diǎn)，生成三維道路邊線。本發(fā)明方法包含道路段劃分及端點(diǎn)高程確定，道路內(nèi)部高程點(diǎn)篩選兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)，能夠有效保證后續(xù)道路DEM建模的形態(tài)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高精度數(shù)字高程模型構(gòu)建的技術(shù)領(lǐng)域，涉及在構(gòu)建道路DEM過(guò)程中篩選建模高程點(diǎn)，以提高構(gòu)建道路DEM的高程精度和形態(tài)精度的方法。

背景技術(shù)

數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model，簡(jiǎn)稱(chēng)DEM)是國(guó)家基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)的核心內(nèi)容。目前，我國(guó)已初步完成1:100萬(wàn)、1:25萬(wàn)、1:5萬(wàn)和部分地區(qū)1:1萬(wàn)DEM數(shù)據(jù)的建設(shè)。這些數(shù)據(jù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)及科學(xué)研究等方面發(fā)揮著了不可或缺的重要作用，其應(yīng)用領(lǐng)域遍布測(cè)繪、交通、軍事、水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)境、資源管理、規(guī)劃與旅游等眾多領(lǐng)域。

已有的經(jīng)典DEM構(gòu)建方法能較好反映地表的自然起伏特征，但是對(duì)于道路這類(lèi)形狀規(guī)則，與周?chē)嬖谳^清晰邊界線的地表，現(xiàn)有DEM地形描述與應(yīng)用都存在嚴(yán)重的失真現(xiàn)象，形態(tài)保真度較低，嚴(yán)重制約了DEM在這些區(qū)域的應(yīng)用。道路的一個(gè)重要特點(diǎn)是邊界較為清晰，具有地形邊界線和較為規(guī)則的幾何形狀。其邊界內(nèi)部較為平坦且高程差異不大，往往與周?chē)h(huán)境有著較大的形態(tài)差異。針對(duì)道路這類(lèi)幾何信息與語(yǔ)義信息共生的特征地形，如何構(gòu)建合適的道路DEM以及如何對(duì)道路路口處進(jìn)行處理，使其平滑過(guò)渡，路口連接自然并確保其精細(xì)和保真度是該研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

對(duì)于構(gòu)建道路DEM，目前最常用的構(gòu)建方法一般是基于地形特征數(shù)據(jù)，包括等高線、高程點(diǎn)以及陡坎線等，利用相關(guān)插值方法進(jìn)行插值，例如克里金插值方法，樣條函數(shù)插值方法等構(gòu)建道路的DEM模型。但是這種直接插值方法也存在一些問(wèn)題：第一，利用高程點(diǎn)與等高線數(shù)據(jù)構(gòu)建模型時(shí)，模型的形態(tài)隨高程點(diǎn)的分布而定，往往在道路邊界線處缺少相對(duì)應(yīng)的邊線高程信息，導(dǎo)致道路構(gòu)建的最終形態(tài)缺乏高程約束信息從而與實(shí)際道路的偏離度較大；第二，在利用傳統(tǒng)插值方法構(gòu)建過(guò)程中，高程點(diǎn)之間存在相互影響，那么在一些特殊的道路，例如高架，隧道入口等，其上高程點(diǎn)在構(gòu)建時(shí)勢(shì)必會(huì)對(duì)其他高程點(diǎn)造成影響，插值的結(jié)果會(huì)在一個(gè)局部區(qū)域形成一個(gè)斜坡，造成地形表達(dá)的失真；第三，在實(shí)際生活中，道路并不是單獨(dú)一條而是縱橫交錯(cuò)的，路口連接兩條道路，其高程信息也較為復(fù)雜，在插值時(shí)難免會(huì)產(chǎn)生影響，造成模型表面存在凹凸起伏，與實(shí)際道路形成偏差。

要解決上述問(wèn)題，需要對(duì)道路有一定的認(rèn)知，尋求一種能夠顧及道路形態(tài)以及高程的起伏變化的構(gòu)建方法。而這其中的關(guān)鍵是獲取合理分布的道路建模點(diǎn)，點(diǎn)太多容易在插值過(guò)程中造成局部地形振蕩，破壞構(gòu)建道路DEM的形態(tài)特征，點(diǎn)太少則難以保證道路DEM建模的高程精度。為獲取分布合理、數(shù)量適宜的道路建模點(diǎn)，一種辦法是參照道路高程起伏特征沿道路采集高程點(diǎn)，但該方法無(wú)疑會(huì)大大增加建模成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種能夠有效保證道路形態(tài)特征的高程點(diǎn)篩選方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種面向道路DEM構(gòu)建的道路高程點(diǎn)篩選方法，包括如下步驟：

S1，將高程點(diǎn)映射到道路邊線上，形成初期道路三維線；

S2，對(duì)每一條道路的邊線，根據(jù)其存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)的順序確定道路的路頭和路尾，即第一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表路頭，最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表路尾；然后根據(jù)該道路的邊線與其他道路的邊線相交情況區(qū)分丁字路口和十字路口，具體區(qū)分方式為：若另外一條道路邊線與該道路的一條邊線相交為丁字路口，若另外一條道路邊線與該道路的兩條邊線均相交則為十字路口；