[發(fā)明專利]一種山區(qū)洪水模擬方法、存儲(chǔ)介質(zhì)及設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011144360.0
• 申請(qǐng)日: 2020-10-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112132967B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-04-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫樹(shù)斌;李金元;李揚(yáng);劉元元;王驁;馬波;賈強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中建一局集團(tuán)第二建筑有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G06T17/05
• 分類(lèi)號(hào): G06T17/05;G06T15/04
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 謝明暉

1.一種山區(qū)洪水模擬方法，其特征在于，包括：

確定山區(qū)地形地貌：布設(shè)地形掃描設(shè)備，對(duì)山區(qū)地形進(jìn)行掃描，形成山區(qū)整體平面圖，并在所述山區(qū)整體平面圖中標(biāo)記高度；

獲取洪水參數(shù)：根據(jù)山區(qū)區(qū)域雨量監(jiān)測(cè)設(shè)備或山區(qū)區(qū)域氣象統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)獲取洪水參數(shù)；

確定泄洪區(qū)域：根據(jù)所述山區(qū)整體平面圖，確定泄洪區(qū)域；

根據(jù)所述洪水參數(shù)和所述山區(qū)整體平面圖中的泄洪區(qū)域，判斷所述泄洪區(qū)域是否滿足排水要求，若不滿足排水要求，則人工導(dǎo)流進(jìn)行泄洪；

所述布設(shè)地形掃描設(shè)備，對(duì)山區(qū)地形進(jìn)行掃描的具體過(guò)程包括：

S11，布設(shè)標(biāo)靶及掃描站點(diǎn)，安裝掃描設(shè)備；

S12，采集點(diǎn)云數(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)；

所述形成山區(qū)整體平面圖，并在所述山區(qū)整體平面圖中標(biāo)記高度，具體為：

S21，將不同站點(diǎn)采集的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接；

S22，根據(jù)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)得到高程值；

S23，通過(guò)紋理映射將所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)合成為三維圖像模型；

S24，對(duì)所述三維圖像模型進(jìn)行歸一化處理；

S25，根據(jù)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)計(jì)算出山區(qū)整體平面圖的分辨率信息，根據(jù)所述紋理圖像數(shù)據(jù)計(jì)算出山區(qū)整體平面圖的像素信息，根據(jù)所述分辨率信息和像素信息，形成所述山區(qū)整體平面圖；

S26，根據(jù)所述高程值，在所述山區(qū)整體平面圖中進(jìn)行高度標(biāo)記；

所述步驟S22具體包括：

對(duì)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理；

根據(jù)所述點(diǎn)云數(shù)據(jù)建立TIN模型；

通過(guò)所述TIN模型構(gòu)建DEM，從而得到高程值；

其中，所述通過(guò)TIN模型構(gòu)建DEM，得到高程值的具體步驟為：

確定目標(biāo)點(diǎn)高程時(shí)，先檢索目標(biāo)點(diǎn)所在的三角形，確定各點(diǎn)的坐標(biāo)(x₁,y₁,h₁)、(x₂,y₂,h₂)、(x₃,y₃,h₃)，得到目標(biāo)點(diǎn)方程如下：

令兩個(gè)點(diǎn)與另一頂點(diǎn)間的坐標(biāo)差值為(x₂₁,y₂₁,h₂₁)、(x₃₁,y₃₁,h₃₁)，則有：

進(jìn)而得到目標(biāo)點(diǎn)的高程值h為：

所述步驟S25的具體過(guò)程為：選取所述TIN模型中一個(gè)三角形的點(diǎn)云數(shù)據(jù)和紋理圖像數(shù)據(jù)，計(jì)算單位距離上對(duì)應(yīng)的像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)，計(jì)算出分辨率信息；

計(jì)算所述三維圖像模型中所有頂點(diǎn)在所述山區(qū)整體平面圖上的坐標(biāo)，計(jì)算由三維圖像模型的紋理圖像數(shù)據(jù)和山區(qū)整體平面圖的像素?cái)?shù)據(jù)組成的仿射變換關(guān)系矩陣，得到每個(gè)三維空間頂點(diǎn)的對(duì)應(yīng)像素信息；

將相應(yīng)的分辨率信息和像素信息有序排列，形成所述山區(qū)整體平面圖；

步驟S25中，所述根據(jù)點(diǎn)云數(shù)據(jù)信息計(jì)算出山區(qū)整體平面圖的分辨率信息包括：從TIN模型中選取一個(gè)三角形，該三角形ABC滿足任意兩點(diǎn)紋理坐標(biāo)u_a＝u_b，計(jì)算三角形兩頂點(diǎn)a,b間的空間距離R：

然后計(jì)算每單位寬度距離對(duì)應(yīng)的二維圖像寬度像素點(diǎn)個(gè)數(shù)DPIWidth和每單位高度距離對(duì)應(yīng)的二維圖像高度像素點(diǎn)個(gè)數(shù)DPIHeight：

其中，(u_i,v_i)表示任意像素點(diǎn)在紋理圖像中的坐標(biāo)值，SpaceWidth、JPGWidth、BMPWidth分別表示三維圖像模型的空間寬度值、紋理圖像寬度值和山區(qū)整體平面圖的寬度值，SpaceHeight、JPGHeight、BMPHeight表示對(duì)應(yīng)的高度值；

根據(jù)公式(6)和(7)求得山區(qū)整體平面圖的寬高：

BMPWidth和BMPHeight即為山區(qū)整體平面圖的圖像分辨率；

所述根據(jù)紋理圖像數(shù)據(jù)信息計(jì)算出山區(qū)整體平面圖的像素信息包括：

計(jì)算每一個(gè)空間頂點(diǎn)(x'_i,y'_i,z'_i)在山區(qū)整體平面圖上的坐標(biāo)(x”_i,y”_i)：

設(shè)仿射變換矩陣S為：

進(jìn)一步得出：

對(duì)于三維圖像模型中的每個(gè)三角形，通過(guò)向量法判斷紋理圖像上的已知點(diǎn)N(u_i,v_i)是否在三角形ABC上；設(shè)三角形ABC三個(gè)點(diǎn)在紋理圖像上的坐標(biāo)分別為A(u_a,v_a)、B(u_b,v_b)、C(u_c,v_c)，求出向量由兩個(gè)向量的叉乘如公式(13)推導(dǎo)出公式(14)，計(jì)算其中g(shù)為單位平面法向量：

根據(jù)叉乘結(jié)果判斷點(diǎn)N所在區(qū)域，從而確定點(diǎn)N遵從的三角形仿射變換關(guān)系矩陣S：

當(dāng)?shù)臉?biāo)量部分正負(fù)性相同，點(diǎn)N在三角形ABC內(nèi)；當(dāng)?shù)臉?biāo)量部分正負(fù)性不同，點(diǎn)N不在三角形ABC內(nèi)；當(dāng)點(diǎn)N在三角形ABC邊上；

所述將相應(yīng)的分辨率信息和像素信息有序排列，形成所述山區(qū)整體平面圖包括：將三角形ABC內(nèi)和邊上的點(diǎn)依據(jù)仿射關(guān)系矩陣S映射到山區(qū)整體平面圖上，形成完整的山區(qū)整體平面圖。