[發明專利]一種基于有限固定斷面地形與遙感影像資料生成二維地形的方法

有效

• 申請號: 202110286055.3
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN112967354B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 夏軍強;王英珍;程亦菲;鄧珊珊;周美蓉;劉鑫
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G06T3/40
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 李煒

1.一種基于有限固定斷面地形與遙感影像資料生成二維地形的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1. 獲取遙感影像資料，確定對應時間河段左右兩岸水邊線及江心洲灘邊界位置；

步驟2. 獲取河段沿程各固定斷面地形資料與端點的大地坐標，根據洪水量級，估算可能的最大淹沒范圍，確定計算河段內各固定斷面的左右側邊界位置；

步驟3. 在遙感影像中添加實測各固定斷面位置、各斷面的主槽區域及最大淹沒范圍的左右側邊界位置；

步驟4. 基于研究區域邊界、左右岸邊界線，采用Delft 3D生成主槽區域加密的二維曲線網格；

步驟5. 基于Delft 3D生成的二維曲線網格進行地形插值，最終生成加密后的二維地形網格；

所述步驟5包括以下子步驟：

步驟5.1 基于固定斷面上的網格節點的分布，采用實測地形高程，對二維網格上固定斷面地形進行概化，并對網格節點標注灘槽；

步驟5.2 確定二維網格的節點代碼及高程，按實測斷面的節點代碼及高程，進行縱向分片光滑插值；

步驟5.3 確定二維網格的節點代碼及高程，按實測斷面的節點代碼及高程，進行橫向基于網格節點的光滑平均插值，加密橫斷面；

步驟5.4 確定二維網格的節點代碼及高程，按加密后橫斷面的節點代碼及高程，進行縱剖面分片光滑插值，最終生成加密后的二維地形網格。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟1包括以下子步驟：

步驟1.1 下載對應時間的遙感影像，合成遙感影像中的多個不同波段；

步驟1.2 利用水體指數計算公式計算陸域與水體邊界及江心洲灘邊界；

步驟1.3 將計算出的水體指數通過ArcMap軟件輸出水體分布結果，得到相對應的河道圖，并提取面積和周長，再經轉化提取出左右水邊線以及江心洲灘邊界線。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟1.2中水體指數計算公式如下：

MNDWI＝（Green－MIR）/（Green＋MIR）

式中，Green與MIR分別代表綠光波段和近紅外波段；在Landsat 5、7、8衛星中，Green波段分別對應B2、B2、B3，MIR波段分別對應B5、B6、B6。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟2中固定斷面資料包括固定斷面各測點序號、起點距和高程。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟3中添加各固定斷面位置、各斷面的主槽區域及最大淹沒范圍的左右邊界的方法為：根據步驟2中固定斷面的經緯度，每個斷面使用兩個端點用于確定斷面位置；采用ArcMap軟件將固定斷面兩端點的經緯度導入遙感影像區域，隨后將兩個端點連接起來，即可將固定斷面位置添加到遙感影像中；根據最大洪水量，確定出最大淹沒范圍，添加左右側邊界的位置到遙感影像中。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟4中，采用Delft 3D生成主槽區域加密的二維曲線網格的方法如下：

將步驟3中得到的左右水邊線、江心洲灘邊界線、固定斷面線及左右側邊界位置線轉換為平面坐標，導入到Delft 3D軟件中，沿著岸線的輪廓平滑地勾畫出引導線，然后采用Change Splines into Grid命令生成網格，然后利用Refine Grid功能將主槽區域進行局部加密；網格生成后，采用Orthogonalise Grid命令對已畫網格進行正交處理，重復操作后，使得整個計算區域網格正交性處于0-0.01之間，得到最終的二維曲線。

7.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟5.3中，對實測固定斷面進行插值，加密橫斷面，對河段內地形復雜點、地形拐點補充高程數據。

8.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，在步驟5.2及5.3中，縱剖面插值采用的是分片光滑插值，橫斷面插值采用的是基于網格節點的光滑平均插值。

9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟5中，插值程序為Fortran程序。