一种地形建模和网格生成方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种地形建模和网格生成方法及装置，通过将规则网格地形高程数据，转换成可以X、Y、Z三维坐标的形式，进行三角形网格划分，并实现了底层平面网格拓扑结构的一致性以及生成合适拉伸长度的多层三棱柱网格，解决了现有技术中，利用从等高线上提取的点坐标的方法进行地形的建模和网格生成，但生成的网格比较疏散，无法更逼真地还原地形细节，且，若增大提取的数据点数，会导致节点搜索定位速度慢，计算量较大的技术问题。

A method and device for terrain modeling and grid generation

The invention discloses a method and apparatus for generating terrain modeling and grid, the regular grid terrain data, can be converted into X, Y, Z coordinates in the form of triangular mesh, and realized the bottom plane grid topology consistency and generate the appropriate tensile length of the multilayer three prism grid, solve in the existing technology, using the method of point coordinates extracted from the contour of the terrain modeling and mesh generation, but the generated grid is evacuated, cannot realistically restore terrain details, and, if the increase of the extracted data points, will cause the search node positioning speed slow, large amount of computing technology.

【技术实现步骤摘要】
一种地形建模和网格生成方法及装置
本专利技术涉及电力仿真领域，尤其涉及一种地形建模和网格生成方法及装置。
技术介绍
真实地形的地貌形态复杂，地势高低起伏，地形范围大，对组成三维模型的网格单元数量、网格疏密、生成的难易程度以及计算的准确性都有较高的要求。现有技术中，利用从等高线上提取的点坐标的方法进行地形的建模和网格生成，但生成的网格比较疏散，无法更逼真地还原地形细节，且，若增大提取的数据点数，会导致节点搜索定位速度慢，计算量较大的技术问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种地形建模和网格生成方法及装置，用于解决现有技术中，利用从等高线上提取的点坐标的方法进行地形的建模和网格生成，但生成的网格比较疏散，无法更逼真地还原地形细节，且，若增大提取的数据点数，会导致节点搜索定位速度慢，计算量较大的技术问题。本专利技术提供的一种地形建模和网格生成方法，包括：获取到待建模地形的数字高程数据，所述数字高程数据的数据格式为栅格影像格式，并将所述数字高程数据转换为高程点数据，所述高程点数据中的点要素存储有对应的高程值；将与所述点要素一一对应的坐标值存储到所述点要素上，所述坐标值为直角坐标系下的第一X,Y坐标值，并根据所述第一X,Y坐标值和所述高程值确定所述待建模地形的第一空间直角坐标系坐标数据，所述第一空间直角坐标系坐标数据包括：所述第一X,Y坐标值和与所述高程值对应的第一Z坐标值；确定待建模地形中计算域首层的长、宽、加密区的中心点坐标、与所述中心点坐标对应的加密区半径、与所述中心点坐标对应的过渡区半径、与所述加密区对应的最小网格尺寸，与所述过渡区对应的过渡区网格尺寸和与所述非加密区对应的最大网格尺寸；确定待建模地形首层的局部加密线两端的点坐标，并根据计算域首层的长、宽、加密区的中心点坐标、与所述中心点坐标对应的加密区半径、与所述中心点坐标对应的过渡区半径、与所述加密区对应的最小网格尺寸，与所述过渡区对应的过渡区网格尺寸和与所述非加密区对应的最大网格尺寸和局部加密线两端的点坐标将所述计算域首层进行三角形网格划分，得到与所述待建模地形对应的三角形网格、与所述三角形网格对应的节点和与所述节点对应的第二空间直角坐标系坐标数据；确定待建模地形中的计算域的预设总高度、首层单元高度、竖向网格生长率、粗糙区高度和均分单元数，并根据所述首层单元高度、所述计算域的总高度和所述竖向网格生长率计算得到计算域的各层高度，其中，计算域的各层的网格划分结构与所述计算域首层的网格划分结构相同，并将所述计算域从底层进行逐层推移，直到所述计算域的高度达到预设总高度；获取到待建模地形的经纬度坐标地形数据和海拔高度数据，确定所述待建模地形的最低海拔高度，将所述海拔高度数据减去最低海拔高度计算得到最终海拔高度数据，将所述经纬度坐标地形数据和所述最终海拔高度数据转化为第三空间直角坐标系坐标数据，所述第三空间直角坐标系坐标数据包括：与所述经纬度坐标地形数据对应的第三X,Y坐标值和与所述最终海拔高度数据对应的第三Z坐标值；将所述第二空间直角坐标系坐标数据中的第二X,Y坐标值与所述第三空间直角坐标系坐标数据中的第三X,Y坐标值进行匹配，并根据所述第三Z坐标值更新所述第二Z坐标值；对所述三角形网格对应的节点进行编号。优选地，所述根据所述第三Z坐标值更新所述第二Z坐标值具体包括：将与每个所述第二Z坐标值距离最近的预设个数的第三Z坐标值通过反距离加权插值计算得到对应的更新后的第二Z坐标值。优选地，所述对所述三角形网格对应的节点进行编号具体包括：获取到与所述加密区的中心点坐标对应的中心点加密节点；获取到与所述局部加密线两端的点坐标对应的加密线节点；对所述三角形网格对应的节点中的非加密节点进行编号，所述非加密节点包括：所述中心点加密节点和所述加密线节点。本专利技术提供的一种地形建模和网格生成装置，包括：第一获取模块，用于获取到待建模地形的数字高程数据，所述数字高程数据的数据格式为栅格影像格式，并将所述数字高程数据转换为高程点数据，所述高程点数据中的点要素存储有对应的高程值；第一存储模块，用于将与所述点要素一一对应的坐标值存储到所述点要素上，所述坐标值为直角坐标系下的第一X,Y坐标值；第一确定模块，用于根据所述第一X,Y坐标值和所述高程值确定所述待建模地形的第一空间直角坐标系坐标数据，所述第一空间直角坐标系坐标数据包括：所述第一X,Y坐标值和与所述高程值对应的第一Z坐标值；第二确定模块，用于确定待建模地形中计算域首层的长、宽、加密区的中心点坐标、与所述中心点坐标对应的加密区半径、与所述中心点坐标对应的过渡区半径、与所述加密区对应的最小网格尺寸，与所述过渡区对应的过渡区网格尺寸和与所述非加密区对应的最大网格尺寸；第三确定模块，用于确定待建模地形首层的局部加密线两端的点坐标，并根据计算域首层的长、宽、加密区的中心点坐标、与所述中心点坐标对应的加密区半径、与所述中心点坐标对应的过渡区半径、与所述加密区对应的最小网格尺寸，与所述过渡区对应的过渡区网格尺寸和与所述非加密区对应的最大网格尺寸和局部加密线两端的点坐标将所述计算域首层进行三角形网格划分，得到与所述待建模地形对应的三角形网格、与所述三角形网格对应的节点和与所述节点对应的第二空间直角坐标系坐标数据；第四确定模块，用于确定待建模地形中的计算域的预设总高度、首层单元高度、竖向网格生长率、粗糙区高度和均分单元数，并根据所述首层单元高度、所述计算域的总高度和所述竖向网格生长率计算得到计算域的各层高度，其中，计算域的各层的网格划分结构与所述计算域首层的网格划分结构相同，并将所述计算域从底层进行逐层推移，直到所述计算域的高度达到预设总高度；第二获取模块，用于获取到待建模地形的经纬度坐标地形数据和海拔高度数据，确定所述待建模地形的最低海拔高度，将所述海拔高度数据减去最低海拔高度计算得到最终海拔高度数据，将所述经纬度坐标地形数据和所述最终海拔高度数据转化为第三空间直角坐标系坐标数据，所述第三空间直角坐标系坐标数据包括：与所述经纬度坐标地形数据对应的第三X,Y坐标值和与所述最终海拔高度数据对应的第三Z坐标值；第一匹配模块，用于将所述第二空间直角坐标系坐标数据中的第二X,Y坐标值与所述第三空间直角坐标系坐标数据中的第三X,Y坐标值进行匹配，并根据所述第三Z坐标值更新所述第二Z坐标值；第一编号模块，用于对所述三角形网格对应的节点进行编号。优选地，所述第一匹配模块具体用于：将所述第二空间直角坐标系坐标数据中的第二X,Y坐标值与所述第三空间直角坐标系坐标数据中的第三X,Y坐标值进行匹配，并将与每个所述第二Z坐标值距离最近的预设个数的第三Z坐标值通过反距离加权插值计算得到对应的更新后的第二Z坐标值。优选地，所述第一编号模块具体包括：第一获取子模块，用于获取到与所述加密区的中心点坐标对应的中心点加密节点；第二获取子模块，用于获取到与所述局部加密线两端的点坐标对应的加密线节点；第一编号子模块，用于对所述三角形网格对应的节点中的非加密节点进行编号，所述非加密节点包括：所述中心点加密节点和所述加密线节点。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术提供的一种地形建模和网格生成方法，包括：获取到待建模地形的数字高程数据，所述数字高程数据的数据格式为栅格影像格式，并将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地形建模和网格生成方法，其特点在于，包括：获取到待建模地形的数字高程数据，所述数字高程数据的数据格式为栅格影像格式，并将所述数字高程数据转换为高程点数据，所述高程点数据中的点要素存储有对应的高程值；将与所述点要素一一对应的坐标值存储到所述点要素上，所述坐标值为直角坐标系下的第一X,Y坐标值，并根据所述第一X,Y坐标值和所述高程值确定所述待建模地形的第一空间直角坐标系坐标数据，所述第一空间直角坐标系坐标数据包括：所述第一X,Y坐标值和与所述高程值对应的第一Z坐标值；确定待建模地形中计算域首层的长、宽、加密区的中心点坐标、与所述中心点坐标对应的加密区半径、与所述中心点坐标对应的过渡区半径、与所述加密区对应的最小网格尺寸，与所述过渡区对应的过渡区网格尺寸和与所述非加密区对应的最大网格尺寸；确定待建模地形首层的局部加密线两端的点坐标，并根据计算域首层的长、宽、加密区的中心点坐标、与所述中心点坐标对应的加密区半径、与所述中心点坐标对应的过渡区半径、与所述加密区对应的最小网格尺寸，与所述过渡区对应的过渡区网格尺寸和与所述非加密区对应的最大网格尺寸和局部加密线两端的点坐标将所述计算域首层进行三角形网格划分，得到与所述待建模地形对应的三角形网格、与所述三角形网格对应的节点和与所述节点对应的第二空间直角坐标系坐标数据；确定待建模地形中的计算域的预设总高度、首层单元高度、竖向网格生长率、粗糙区高度和均分单元数，并根据所述首层单元高度、所述计算域的总高度和所述竖向网格生长率计算得到计算域的各层高度，其中，计算域的各层的网格划分结构与所述计算域首层的网格划分结构相同，并将所述计算域从底层进行逐层推移，直到所述计算域的高度达到预设总高度；获取到待建模地形的经纬度坐标地形数据和海拔高度数据，确定所述待建模地形的最低海拔高度，将所述海拔高度数据减去最低海拔高度计算得到最终海拔高度数据，将所述经纬度坐标地形数据和所述最终海拔高度数据转化为第三空间直角坐标系坐标数据，所述第三空间直角坐标系坐标数据包括：与所述经纬度坐标地形数据对应的第三X,Y坐标值和与所述最终海拔高度数据对应的第三Z坐标值；将所述第二空间直角坐标系坐标数据中的第二X,Y坐标值与所述第三空间直角坐标系坐标数据中的第三X,Y坐标值进行匹配，并根据所述第三Z坐标值更新所述第二Z坐标值；对所述三角形网格对应的节点进行编号。...

【技术特征摘要】
1.一种地形建模和网格生成方法，其特点在于，包括：获取到待建模地形的数字高程数据，所述数字高程数据的数据格式为栅格影像格式，并将所述数字高程数据转换为高程点数据，所述高程点数据中的点要素存储有对应的高程值；将与所述点要素一一对应的坐标值存储到所述点要素上，所述坐标值为直角坐标系下的第一X,Y坐标值，并根据所述第一X,Y坐标值和所述高程值确定所述待建模地形的第一空间直角坐标系坐标数据，所述第一空间直角坐标系坐标数据包括：所述第一X,Y坐标值和与所述高程值对应的第一Z坐标值；确定待建模地形中计算域首层的长、宽、加密区的中心点坐标、与所述中心点坐标对应的加密区半径、与所述中心点坐标对应的过渡区半径、与所述加密区对应的最小网格尺寸，与所述过渡区对应的过渡区网格尺寸和与所述非加密区对应的最大网格尺寸；确定待建模地形首层的局部加密线两端的点坐标，并根据计算域首层的长、宽、加密区的中心点坐标、与所述中心点坐标对应的加密区半径、与所述中心点坐标对应的过渡区半径、与所述加密区对应的最小网格尺寸，与所述过渡区对应的过渡区网格尺寸和与所述非加密区对应的最大网格尺寸和局部加密线两端的点坐标将所述计算域首层进行三角形网格划分，得到与所述待建模地形对应的三角形网格、与所述三角形网格对应的节点和与所述节点对应的第二空间直角坐标系坐标数据；确定待建模地形中的计算域的预设总高度、首层单元高度、竖向网格生长率、粗糙区高度和均分单元数，并根据所述首层单元高度、所述计算域的总高度和所述竖向网格生长率计算得到计算域的各层高度，其中，计算域的各层的网格划分结构与所述计算域首层的网格划分结构相同，并将所述计算域从底层进行逐层推移，直到所述计算域的高度达到预设总高度；获取到待建模地形的经纬度坐标地形数据和海拔高度数据，确定所述待建模地形的最低海拔高度，将所述海拔高度数据减去最低海拔高度计算得到最终海拔高度数据，将所述经纬度坐标地形数据和所述最终海拔高度数据转化为第三空间直角坐标系坐标数据，所述第三空间直角坐标系坐标数据包括：与所述经纬度坐标地形数据对应的第三X,Y坐标值和与所述最终海拔高度数据对应的第三Z坐标值；将所述第二空间直角坐标系坐标数据中的第二X,Y坐标值与所述第三空间直角坐标系坐标数据中的第三X,Y坐标值进行匹配，并根据所述第三Z坐标值更新所述第二Z坐标值；对所述三角形网格对应的节点进行编号。2.根据权利要求1所述的地形建模和网格生成方法，其特征在于，所述根据所述第三Z坐标值更新所述第二Z坐标值具体包括：将与每个所述第二Z坐标值距离最近的预设个数的第三Z坐标值通过反距离加权插值计算得到对应的更新后的第二Z坐标值。3.根据权利要求2所述的地形建模和网格生成方法，其特征在于，所述对所述三角形网格对应的节点进行编号具体包括：获取到与所述加密区的中心点坐标对应的中心点加密节点；获取到与所述局部加密线两端的点坐标对应的加密线节点；对所述三角形网格对应的节点中的非加密节点进行编号，所述非加密节点包括：所述中心点加密节点和所述加密线节点。4.一种地形建模和网格生成装置，其特征在于，包括：第一获取模块，用于获取到待建模地形的数字高程数据，所述数字高程数据的数据格式为栅格影像格式，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗啸宇，谢文平，肖凯，聂铭，雷旭，姚博，刘震卿，熊世树，吴晓波，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44