面向智慧城市应用的DEM与倾斜摄影模型空间贴合优化算法制造技术

本发明专利技术涉及一种面向智慧城市应用的DEM与倾斜摄影模型空间贴合优化算法，包括以下步骤：输入原始DEM、房屋矢量面、原始倾斜摄影模型；对原始倾斜摄影做纠偏处理得到位置正确的标准倾斜摄影高精模型；基于标准倾斜摄影高精模型与房屋矢量面，采用模型压平算子，形成近似地表倾斜摄影模型；基于近似地表倾斜摄影模型，采用DSM生成算子，形成倾斜摄影模型覆盖区域的近似高精度DEM；将原始DEM与近似高精度DEM镶嵌融合，形成融合后DEM；对比分析两种DEM的优劣，展示本发明专利技术的改进效果；结果输出与应用。本发明专利技术可以实现DEM和倾斜摄影模型空间匹配，服务于各项三维专题应用，实现智慧城市的空间数据在大尺度三维场景的表达，供智慧城市相关应用调取与使用。

【技术实现步骤摘要】
面向智慧城市应用的DEM与倾斜摄影模型空间贴合优化算法为实现DEM与倾斜摄影模型的贴合服务于三维场景的各专题应用，本专利技术提供了一种面向智慧城市应用的DEM与倾斜摄影模型空间贴合优化算法方法，包括如下：
本专利技术涉及空间数据多源融合
，具体涉及一种面向智慧城市应用的DEM与倾斜摄影空间贴合优化算法。
技术介绍
随着“智慧城市”概念的快速推广，将城市规划建设管理从粗放模式向精细化、可视化、动态化转变是发展的必然趋势。在“智慧城市”的建设过程中，城市倾斜摄影模型、DSM、DEM等地理信息数据则是“智慧城市”建设的基础所在，没有精度高、效果好的空间数据支撑，“智慧城市”只能是空中楼阁。在实际应用中，需要将倾斜摄影模型叠加到具有DEM的场景中，然而受限于倾斜摄影模型与DEM生成方法、生产时间、采集精度不一致等原因，导致两种数据的叠加不匹配，出现了诸如DEM插入倾斜摄影模型的现象。具体表现如下：(1)生成方法不同：倾斜摄影数据模型主要通过飞行平台搭载多个相机，同时从垂直、倾斜等多个不同的角度采集影像并生成。DEM主要通过航空航天摄影测量和人工野外测量、现有的地形图数字化获取，也可直接通过遥感影像立体像对，根据视差模型选取同名点生成。受到观测技术、生成方法等因素的影响，DEM和倾斜摄影模型往往在空间分辨率、数据精度和覆盖范围等方面存在差异性，造成DEM生产和倾斜摄影模型生产存在平面和高程误差，高程精度误差一般受限于倾斜摄影模型控制点坐标。导致倾斜摄影模型和DEM贴合时存在交融、交叉、展示效果差的问题。如图11所示。(2)生产时间不同：受限于倾斜摄影模型和DEM来源于多年度、多部门。如：DEM采集与生产于2009年，但倾斜摄影模型生产于2018年，而此段时间内，地貌现状已经发生了很大的变化，如：坑塘已经填平用于构建房屋、部分山坡已挖平用于修建公路。因此造成倾斜摄影模型与DEM不匹配。(3)数据精度不同：受限于倾斜摄影模型和DEM分辨率精度不一致，如：城镇内部DEM空间分辨率精度一般在2m-10m，城镇外部DEM空间分辨率精度一般在5m-30m，而倾斜摄影模型的模型空间分辨率精度一般在2cm-10cm，因此造成倾斜摄影模型与DEM不匹配。综上，针对现有DEM和倾斜摄影模型不匹配的问题，通过融合的手段，实现高精度倾斜摄影模型和DEM两者之间的准确贴合成为“智慧城市”建设中重点关注的问题，也是本专利的专利技术需要解决的重点问题。
技术实现思路
(一)解决的技术问题倾斜摄影模型是一种包含了真实地形信息的数字地表模型，在实际应用中，常常需要将倾斜摄影模型叠加到已具有DEM的场景中，而由于倾斜摄影模型与原有DEM的生成方法、生产时间、采集精度不一致，导致两种数据的地形不匹配，出现了诸如原DEM插入倾斜模型的现象。为了解决这类问题，本专利技术提供了一种面向智慧城市应用的DEM与倾斜摄影空间贴合优化算法，可以通过修改原有DEM达到目的。本专利技术采用选取模型控制点的方法按照1985国家高程标准对拿到的原始倾斜摄影模型进行纠偏处理，减小DEM生产和倾斜摄影模型生产存在数据平面误差和高程误差。采用模型压平算子和DSM生成算子，形成倾斜摄影模型覆盖区域的AH-DEM数据，采用O-DEM与AH-DEM镶嵌融合形成融合后DEM(AF-DEM)，DEM数据融合能够克服单一数据的限制，提高数据的利用效率和原始DEM的数据精度，解决DEM生产和倾斜摄影模型生产时间和采集精度不同造成的匹配差异。本专利技术可提升倾斜摄影覆盖区域的O-DEM数据质量，使AF-DEM和ASPM可以有效贴合的展示在三维场景中，服务于智慧城市建设的各项三维专题应用。本专利实现了已有多种三维GIS技术的整合应用，属于现有技术的整合应用范畴，用于解决现实智慧城市项目建设过程中常见的DEM与倾斜摄影模型贴合效果不佳，从而影响用户体验的问题。(二)技术方案本专利技术所采用的技术方案是：1)输入原始数据O-DEM、HVP、OPM等；2)获取HMSP；2.1)输入OPM模型控制点坐标；2.2)根据1985国家高程基准，采用OPM模型控制点坐标，对OPM做高度纠偏处理，获得HMSP；3)获取AH-DEM；3.1)输入HMSP与HVP，采用模型压平算子，形成近似地表倾斜摄影模型(ASPM)；3.2)基于ASPM，采用数字地表模型DSM生成算子，形成OPM覆盖区域的AH-DEM；4)O-DEM与AH-DEM镶嵌融合，形成AF-DEM；4.1)输入O-DEM与AH-DEM，采用栅格镶嵌算子，实现O-DEM与AH-DEM镶嵌融合；4.2)O-DEM与AH-DEM的接边区域采用梯度下降模型；4.3)形成AF-DEM；5)对比分析两种DEM的优劣，展示本专利技术的改进效果；5.1)对比分析O-DEM与AF-DEM的优劣；5.2)对比本专利技术专利改进效果；6)结果输出与应用；6.1)输出AF-DEM，作为本专利方法的输出成果；6.2)结果应用；(三)有益效果与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：一种面向智慧城市应用的DEM与倾斜摄影空间贴合优化算法采用选取模型控制点的方法按照1985国家高程标准对拿到的原始倾斜摄影模型进行高度纠偏处理，减少由数据生成方法、机器性能、天气等因素造成的倾斜摄影模型和DEM模型的平面误差和高程偏差，得到位置正确的ASPM，并在此倾斜摄影模型基础上结合多种算法生成高度正确的倾斜摄影模型覆盖区域的近似高精度DEM(AH-DEM)。O-DEM与AH-DEM镶嵌融合获取到的AH-DEM。这种方法能够克服单一DEM数据的限制，提高数据的利用效率和原始DEM的数据精度。此外，AF-DEM可以与ASPM较好的贴合，解决了O-DEM和OPM无法准确贴合的问题。在智慧城市三维数据构建的实际应用中具有较好的应用价值。附图说明图1为本专利技术流程图。图2为本专利技术OPM数据。图3为本专利技术HVP数据。图4为本专利技术O-DEM数据。图5为本专利技术OPM数据存在高度偏差。图6为本专利技术倾斜摄影模型生成过程。图7为本专利技术倾斜摄影模型流程图。图8为本专利技术航线平高点铺设方式。图9为本专利技术矫正后的OPM。图10为本专利技术ASPM模型数据。图11为本专利技术压平算法流程。图12为本专利技术AH-DEM地形数据。图13为本专利技术O-DEM与HMSP贴合。图14为本专利技术AH-DEM与HMSP贴合。图15表格1为本专利技术反距离等分权重法内插权值分配表。图16表格2为本专利技术结果对比分析表。具体实施方式为使本专利技术的实施目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分的实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面向智慧城市应用的DEM与倾斜摄影模型空间贴合优化算法，包括以下步骤：/n1)输入原始数字高程模型(后简称O-DEM)、房屋矢量面(后简称HVP)、原始倾斜摄影模型(后简称OPM)；/n2)获取标准倾斜摄影高精模型(后简称HMSP)；/n2.1)输入OPM模型坐标控制点；/n2.2)根据1985国家高程基准，采用OPM模型坐标控制点，对OPM做高度纠偏处理，获得HMSP。/n3)获取近似高精度DEM(AH-DEM)；/n3.1)输入HMSP与HVP，采用模型压平算子，形成近似地表倾斜摄影模型(后简称ASPM)；/n3.2)基于ASPM，采用数字地表模型(后简称DSM)生成算子，形成OPM覆盖区域的近似高精度DEM(后简称AH-DEM)/n4)O-DEM与AH-DEM镶嵌融合，形成融合后DEM(后简称AF-DEM)。/n4.1)输入O-DEM与AH-DEM，采用栅格镶嵌算子，实现O-DEM与AH-DEM镶嵌融合。/n4.2)O-DEM与AH-DEM的接边区域采用梯度下降模型；/n4.3)形成AF-DEM；/n5)对比分析两种DEM的优劣，展示本专利技术的改进效果；/n5.1)对比分析O-DEM与AF-DEM的优劣；/n5.2)对比本专利技术专利改进效果；/n6)结果输出与应用；/n6.1)输出AF-DEM，作为本专利方法的输出成果；/n6.2)结果应用。/n...

【技术特征摘要】
1.一种面向智慧城市应用的DEM与倾斜摄影模型空间贴合优化算法，包括以下步骤：
1)输入原始数字高程模型(后简称O-DEM)、房屋矢量面(后简称HVP)、原始倾斜摄影模型(后简称OPM)；
2)获取标准倾斜摄影高精模型(后简称HMSP)；
2.1)输入OPM模型坐标控制点；
2.2)根据1985国家高程基准，采用OPM模型坐标控制点，对OPM做高度纠偏处理，获得HMSP。
3)获取近似高精度DEM(AH-DEM)；
3.1)输入HMSP与HVP，采用模型压平算子，形成近似地表倾斜摄影模型(后简称ASPM)；
3.2)基于ASPM，采用数字地表模型(后简称DSM)生成算子...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈健，徐年锋，刘圣雅，韦曼琼，
申请(专利权)人：南京国图信息产业有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32