一种三维地理信息系统大场景道路地形修正方法技术方案

本发明专利技术公开了一种三维地理信息系统大场景道路地形修正方法，包括：获取道路中心矢量、道路矢量面、道路护坡矢量面；道路中心矢量与地形数据叠加生成三维中心矢量；三维中心矢量平滑修正得到平滑的三维中心矢量；以修正后的三维中心矢量为参考生成三维道路矢量面；道路护坡矢量面与地形数据叠加生成三维道路护坡矢量面；以三维道路矢量面、三维道路护坡矢量面为参考对地形数据进行修正；道路修正地形与地形数据叠加，覆盖地形数据中需要修正的地形，得到地形修正结果。根据本发明专利技术的道路地形修正方法，可解决地理信息三维场景中因地形与影像在数据源、时相上不一致导致的道路倾斜、起伏、扭曲的问题，显著改善三维地理信息系统的可视化效果。的可视化效果。的可视化效果。

【技术实现步骤摘要】
一种三维地理信息系统大场景道路地形修正方法


[0001]本专利技术涉及地理信息领域，尤其涉及一种三维地理信息地形修正方法。

技术介绍

[0002]生产地形数据时，在尺度上未考虑道路特征。
[0003]地形数据更新难度大、成本高，与影像相比更新速度慢。
[0004]地理信息与人类的生产生活息息相关，人类的诸多活动都离不开地形。如 何更好的表达真实地形供人类实践活动所用，一直是人们追求的目标。地理信 息三维场景建设中，由于地形数据和影像数据在数据源、时相上不一致等原因， 常导致影像与地形不匹配，影像上的道路在地理信息三维场景中表现出倾斜、 起伏、扭曲等与实际状态不一致的现象，严重影响了三维地理信息系统的可视 化效果和用户体验。
[0005]现阶段地形修正方法主要包括基于人机交互编辑和基于特征约束的 Delaunay三角网构建两种方法。
[0006]通过人机交互编辑使地形数据与影像数据相匹配，编辑时需要结合编辑区 与周边地形的实际情况，并且需要三维场景与底层数据联动更新，实时展示编 辑效果。国家测绘地理信息局重庆测绘院何忠焕等人(何忠焕,黄青松.基于 Skyline的山地复杂地形修正方法研究[J].地理空间信息,2013,11(6):18-19.)基 于Skyline软件平台开展了山地复杂地形修正方法研究。在Skyline平台中构建 不规则多边形作为编辑区域，使用ArcEngine开发库开发辅助工具实现地形数据 的裁切、读取及修正，并顾及编辑区域与周边地形的平滑过渡，将修改后的结 果在Skyline平台中实时展示出来，为用户提供此次修改是否正确的判断依据以 及为下一步修改提供参考。对于被修改的区域，数据的直接表现形式就是一个 一定大小的矩阵，将矩阵里的点进行抽稀得到适当数量的高程点，用这些高程 点构成Delaunay三角网，然后在Skyline中，用地形开挖函数将Delaunay三角 网逐个绘制出来，三角面的个数会影响绘制时间，所以需要控制其个数。
[0007]基于特征约束的Delaunay三角网构建是目前最常用的地形修正方法，即将 地形数据转换成Delaunay三角网创建地形模型，将地物特征边界作为特征嵌入 到地形模型中，局部重新构造三角网，完成模型与地形的融合，保证模型与地 形在衔接处紧密链接。解放军信息工程大学姚霄飞等人(姚霄飞.基于Delaunay 三角网的大比例尺地形改造[D].解放军信息工程大学,2008.)分析了大比例尺虚 拟地形环境中存在的不足，总结了虚拟地形环境建模的技术方法，针对纹理代 替物体的不足、地形地物不能真正融合、场景表现逼真度不够等大比例尺虚拟 地形环境中的问题，选用Delaunay三角网作为地形建模方法，对地形有改造作 用的地物根据点、线、面分类进行特征提取，将地物特征作为约束线或多边形 插入地形中，当地物与地形高程不符而又需要地形适应地物时，根据地物点构 造地形修正函数对地形修正处理。构网算法采用逐点插入法，效率不够理想， 对构网算法有待进一步改进。只讨论了单块地形的改造，对于海量分级分块数 据跨地形块的地形修正算法尚未研究。西南交通大学江禹等人(江禹,李永树,鲁 恒,张帅毅.三维场景建模中地物与地形匹配
方法研究[J].测绘通 报,2013(05):96-100.)针对三维场景建模中地物与地形匹配的处理方法问题，分 析三维场景建模中地物与地形不匹配产生的原因，提出一种改进的解决地物与 地形匹配的方法。通过在Delaunay三角网中嵌入地物特征约束条件，实现地物 与地形无缝匹配；通过局部地形修正，对地形影响点的高程添加改正值，减弱匹 配后地形的突变现象，使地形过渡自然。研究与试验结果表明，该方法能较好 地适用于精密三维场景建模中面状地物与地形的匹配。
[0008]上述方法针对特定的工作场景基本都能对地形数据进行修正。但是，基于 人机交互编辑的地形修正方法，自动化程度低、速度慢、作业环境要求较高， 无法满足大范围三维场景制作中地形修正工作；基于特征约束的Delaunay三角 网构建的地形修正方法，需要将地形数据转换成三角网，为得到原有的地形格 式，还要将修正后的三角网内插成原先的地形格式，为提高计算速度有时需要 对地形数据进行抽稀处理，数据抽稀、三角网内插等过程在一定程度上损失了 一定的地形细节。地理信息三维场景建设使用的地形数据量较大，往往采用标 准分幅存储和管理，文件数量多达数千个，并且相邻图幅的地形数据存在一定 的重叠。上述方法均未涉及针对大数据量、多文件存储的地形数据修复技术， 以及如何保证相邻图幅地形数据的重叠区域在地形修正后保持数据接边一致性 的方法。

技术实现思路

[0009]基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够解决此问题的新的地形修正 方法。
[0010]为实现本专利技术目的提供的一种三维地理信息系统大场景道路地形修正方 法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011]获取道路中心矢量、道路矢量面、道路护坡矢量面；
[0012]获取地形数据的图幅结合表；
[0013]所述道路中心矢量与地形数据叠加生成三维中心矢量；
[0014]所述三维中心矢量平滑修正得到平滑的三维中心矢量；
[0015]根据所述平滑的三维中心矢量节点高程、道路矢量面、道路护坡矢量面对 所述地形进行修正，得到道路修正地形；
[0016]所述道路修正地形与所述地形数据叠加，覆盖所述地形数据中需要修正的 地形，得到地形修正结果。
[0017]作为一种三维地理信息系统大场景道路地形修正方法的可实施方式，所述 道路中心矢量与地形数据叠加生成三维中心矢量，包括以下步骤：
[0018]循环遍历道路中心矢量文件中的每一条矢量对象，对当前矢量对象进行节 点加密，保证相邻节点之间的距离小于给定阈值，得到节点加密中心线；
[0019]提取所述加密中心线节点，并对节点进行编号，记录节点与矢量对象及矢 量对象中节点的对应关系，得到节点矢量文件；
[0020]循环遍历所述节点矢量文件中的每个节点，根据当前节点坐标与所述地形 数据图幅结合表的空间位置关系，计算当前节点对应的所述地形文件，根据所 述当前节点的空间坐标在所述地形文件中内插提取所述当前节点的高程坐标；
[0021]根据所述节点与所述矢量对象及所述矢量对象中节点的对应关系，将所述 当前节点的高程坐标赋予所述矢量对象的节点，得到三维中心矢量。
[0022]作为一种三维地理信息系统大场景道路地形修正方法的可实施方式，所述 三维中心矢量平滑修正得到平滑的三维中心矢量，包括以下步骤：
[0023]以所述三维中心矢量节点到所述三维中心矢量起点的累加距离为X，所述 三维中心矢量节点的高程为Y，创建三维中心剖面矢量，并对三维中心矢量剖 面节点进行编号，记录与三维中心矢量节点的对应关系；
[0024]基于道格拉斯-普克算法处理所述三维中心剖面矢量，在三维中心剖面矢量 节点中选取部分节点控制三维中心剖面矢量的整体起伏趋势，选取的节点称作 特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维地理信息系统大场景道路地形修正方法，其特征在于，包括以下步骤：获取道路中心矢量、道路矢量面、道路护坡矢量面；获取地形数据的图幅结合表；所述道路中心矢量与地形数据叠加生成三维中心矢量；所述三维中心矢量平滑修正得到平滑的三维中心矢量；根据所述平滑的三维中心矢量节点高程、所述道路矢量面、所述护坡矢量面对所述地形数据进行修正，得到道路修正地形；所述道路修正地形与所述地形数据叠加，覆盖所述地形数据中需要修正的地形，得到地形修正结果。2.根据权利要求1所述道路中心矢量与地形数据叠加生成三维中心矢量，其特征在于，包括以下步骤：循环遍历道路中心矢量文件中的每一条矢量对象，对当前矢量对象进行节点加密，保证相邻节点之间的距离小于给定阈值，得到节点加密中心线；提取所述加密中心线的节点坐标创建节点矢量文件，并对节点进行编号，记录节点与矢量对象及矢量对象中节点的对应关系；循环遍历所述节点矢量文件中的每个节点，根据当前节点坐标与所述地形数据图幅结合表的空间位置关系，计算当前节点对应的所述地形文件，根据所述当前节点的空间坐标在所述地形文件中内插提取所述当前节点的高程坐标；根据所述节点与所述矢量对象及所述矢量对象中节点的对应关系，将所述节点的高程坐标赋予所述矢量对象的节点，得到三维中心矢量。3.根据权利要求1所述三维中心矢量平滑修正得到平滑的三维中心矢量，其特征在于，包括以下步骤：以所述三维中心矢量节点到所述三维中心矢量起点的累加距离为X，所述三维中心矢量节点的高程为Y，创建三维中心剖面矢量，并对三维中心矢量剖面节点进行编号，记录与三维中心矢量节点的对应关系；基于道格拉斯-普克算法处理所述三维中心剖面矢量，在三维中心剖面矢量节点中选取部分节点控制三维中心剖面矢量的整体起伏趋势，选取的节点称作特征点，未选取的节点称作非特征点，特征点的高程保持不变，非特征点的高程采用最近的前后2个特征点进行线性内插，再对所述三维中心剖面矢量进行平滑处理，得到起伏趋势合理的三维中心剖面矢量；根据所述三维中心矢量剖面节点与三维中心矢量节点的对应关系，将起伏趋势合理的三维中心剖面矢量的节点高程赋给对应的所述三维中心矢量的节点，得到趋势合理的...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClG零六T一七零五，
申请(专利权)人：自然资源部陕西基础地理信息中心自然资源部陕西测绘资料档案馆，
类型：发明
国别省市：