[發(fā)明專利]一種基于Web的三維地形表面積測(cè)量方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110028803.8
• 申請(qǐng)日: 2021-01-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112686945A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張倩;廖洋洋;左世祥;張曉鋒;李志軍;丁毅;陳建華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 阿壩州自然資源與科技信息研究所
• 主分類號(hào): G06T7/62
• 分類號(hào): G06T7/62;G06T7/11;G06T17/20;G06T17/05
• 代理公司: 成都坤倫厚樸專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51247
• 代理人: 肖然

本發(fā)明涉及測(cè)繪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Web的三維地形表面積測(cè)量方法。具體技術(shù)方案為：一種基于Web的三維地形表面積測(cè)量方法，先對(duì)繪制的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行三角網(wǎng)切割，然后對(duì)切割后的三角形生成區(qū)域插值點(diǎn)，計(jì)算插值點(diǎn)高程，創(chuàng)建Delaunay三角格網(wǎng)，計(jì)算歐式距離，最后利用海倫公式求取所有三角形面積，即得三維地形的表面積。本發(fā)明所公開(kāi)的三維地形表面積測(cè)量方法，可以準(zhǔn)確的測(cè)量三維地形的表面積，并且彌補(bǔ)人工無(wú)法在高危險(xiǎn)區(qū)域?qū)嵉販y(cè)量的缺陷，為三維地形測(cè)量提供了一種相對(duì)可靠的方案。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及測(cè)繪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于Web的三維地形表面積測(cè)量方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的二維WebGIS只是對(duì)地形的投影面積進(jìn)行簡(jiǎn)單測(cè)量，無(wú)法真實(shí)有效測(cè)量三維地形的表面積，而且由于其自身的局限且存在高危險(xiǎn)性的隱患，在一些人不能到達(dá)的區(qū)域無(wú)法進(jìn)行測(cè)量。隨著地理信息技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，三維實(shí)景地形模型已經(jīng)能夠在瀏覽器中呈現(xiàn)。目前瀏覽器中主流的三維框架有Three.js以及Cesium.js。其中Cesium作為當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下最熱門(mén)的WebGIS框架，可以呈現(xiàn)出真實(shí)有效的地形。三維WebGIS受到了越來(lái)越多的關(guān)注，其中對(duì)地形的測(cè)量是其中的一個(gè)熱點(diǎn)。

Michael和Alexander使用新的Web技術(shù)(例如HTML5和WebGL)，實(shí)現(xiàn)高效的客戶端分析，旨在推動(dòng)基于Web的3D地理空間分析發(fā)展。Leila和Paola考慮到計(jì)算地形可見(jiàn)性問(wèn)題，概述了在規(guī)則網(wǎng)格和不規(guī)則網(wǎng)格解決地形表面的算法。王恒基于Cesium對(duì)地方大地測(cè)量平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，提供了三維大地測(cè)量數(shù)據(jù)的展示、定位和查詢；范俊甫對(duì)Cesium框架多源電子地圖瓦片方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，為地理信息系統(tǒng)與遙感技術(shù)項(xiàng)目應(yīng)用提供了一種高靈活、低成本的解決方案；朱栩逸等在GIS框架和Web服務(wù)的基礎(chǔ)上，提出了一種基于Cesium的三維WebGIS搭建方案，并簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了繪制功能；李偉等使用ArcGIS軟件的三維分析功能，通過(guò)建立數(shù)字高程模型，使用不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)，對(duì)鄱陽(yáng)湖洪水淹沒(méi)面積進(jìn)行測(cè)量。

上述研究取得了較好的效果。但是目前的方法還無(wú)法滿足Web環(huán)境下三維地形面積測(cè)量的現(xiàn)實(shí)需求，因此，本發(fā)明以三維開(kāi)源地理信息框架(Cesium)和地形切片技術(shù)為基礎(chǔ)，重點(diǎn)針對(duì)真實(shí)三維地形模型的表面積測(cè)量算法進(jìn)行研究，為地形測(cè)量提供一種有效、可靠的測(cè)量手段。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于Web的三維地形表面積測(cè)量方法，可以準(zhǔn)確的測(cè)量三維地形的表面積，并且彌補(bǔ)人工無(wú)法在高危險(xiǎn)區(qū)域?qū)嵉販y(cè)量的缺陷，為三維地形測(cè)量提供了一種相對(duì)可靠的方案。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于Web的三維地形表面積測(cè)量方法，先對(duì)繪制的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行三角網(wǎng)切割，然后對(duì)切割后的三角形生成區(qū)域插值點(diǎn)，計(jì)算插值點(diǎn)高程，創(chuàng)建Delaunay三角格網(wǎng)，計(jì)算歐式距離，最后利用海倫公式求取所有三角形面積，即得三維地形的表面積。

優(yōu)選的，采用耳切法對(duì)繪制的測(cè)量區(qū)域進(jìn)行三角網(wǎng)切割，所述耳切法的具體步驟為：移除由n個(gè)頂點(diǎn)組成的簡(jiǎn)單多邊形的其中一個(gè)耳朵頂點(diǎn)，將其存放到切割三角形數(shù)組中；剩余的頂點(diǎn)組成n-1個(gè)點(diǎn)的多邊形，重復(fù)操作，直至剩余三個(gè)頂點(diǎn)，遞歸結(jié)束。

優(yōu)選的，對(duì)切割后的每個(gè)三角形求取最小邊界矩形，然后對(duì)每個(gè)最小邊界矩形進(jìn)行等間距插值，并判斷每個(gè)點(diǎn)是否在三角形內(nèi)部，獲取到所有在三角形內(nèi)部的點(diǎn)后，就能獲取每個(gè)內(nèi)部點(diǎn)的高程值。

優(yōu)選的，等間距插值的過(guò)程為：已知兩個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)(x₀，y₀)與(x₁，y₁)，假設(shè)存在未知函數(shù)f，則函數(shù)上的一點(diǎn)可以表示為：

f(x,y)＝f(x₀)＝w(f(x₁)-f(x₀)) (1)，

其中，w的計(jì)算公式為：