CN102760282B

CN102760282B - 采用旋转tin网叠置分析的地形图高保真缩小方法

Info

Publication number: CN102760282B
Application number: CN201110110208.5A
Authority: CN
Inventors: 黄桂芝
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-04-29
Filing date: 2011-04-29
Publication date: 2015-09-23
Anticipated expiration: 2031-04-29
Also published as: CN102760282A

Abstract

采用旋转交错配套网叠置分析的地形图高保真缩小方法，它解决了现有正方形或长方形网在对地形图进行缩小处理时失真较严重的缺陷。它包括下述步骤：确定基础正方形边长；在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在其边上和内部分散布置3～n个采样点形成基本单元；把基本单元逆时针旋转形成一次、二次和三次单元体；四者拼接成一个正方形的配套单元；以配套单元为复制单位，重复平移复制，形成覆盖地形图的旋转交错配套网；分别以配套单元中的1个单元作为旋转交错缩放网的起始单元对地形图进行缩小；将缩小的4种结果叠置后综合分析，确定取舍，得出缩小后的合成地形图。

Description

采用旋转TIN网叠置分析的地形图高保真缩小方法

技术领域

本发明涉及一种地形图高保真缩小方法。

背景技术

现有的地形图高保真缩小方法无论是机械建模还是特征建模，在缩小时都是用正方形或长方形网格的交点作为采样点。采用正方形或长方形网格的缺陷是：1、只考虑平面坐标，没有考虑第三维数据分布的合理性；2、没有考虑地形沿走向和坡向两方向变化的趋势性；3、没有考虑相邻三角形间的呼应配合对地形进行更好的控制；4、一个区域使用一种固定的网密度，没有相对密集区和相对稀疏区，得到的数据是该区域的总体平均趋势，既没有重点的细致区，也不能用细致区的趋势来推测邻近稀疏区的细致化趋势；5、没有考虑在一定网密度下节省点位或相同的网密度可以覆盖更大的面积，只是依靠采样点数量的增加解决问题；6、沿各方向的分散性较差，没有对各方向上的控制距离分割进行考虑；7、数据综合时误差相对较大；8、没有在不同缩小方案基础上进行叠置分析。由于以上问题的存在，使地形图在缩小时失真问题较严重。

发明内容

本发明的目的是提供一种采用旋转TIN网叠置分析的地图形高保真缩小方法。它包括下述步骤：一、以所定的缩小比例尺下正常正方形缩小网格的二倍作为基础正方形网格边长。二、在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在基础正方形相邻的两条边上分散布置n₁个采样点，n₁为自然数，在基础正方形内分散布置3～n₂个采样点，n₂为正整数。基础正方形顶点、边上和内部的采样点以三角形连接，保证去除基础正方形相邻两个顶点处采样点的连线的任意两个相邻的采样点之间连线的长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，基础正方形中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大为原则。最终形成基本单元1。三、把基本单元1逆时针旋转90×n₃度形成一次单元体2，n₃为整数，把基本单元1逆时针旋转90×n₄度形成二次单元体3，n₄为整数，把基本单元1逆时针旋转90×n₅度形成三次单元体4，n₅为整数。四、用基本单元1、一次单元体2、二次单元体3和三次单元体4拼接成一个正方形的配套单元，配套单元中相邻两个基本单元公共边上只有顶点处有两个采样点时，公共边两侧、分处于两个基本单元之内的三角形顶点处的采样点相连，去除基础正方形相邻两个顶点处采样点的连线的任意两个相邻的采样点之间连线的长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，配套单元中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大。五、以配套单元为复制单位，重复平移复制配套单元，形成旋转TIN缩放网。旋转TIN缩放网中配套单元之间缝合连接时，相邻两个配套单元公共边上只有顶点处有两个采样点时，公共边两侧、分处于两个基本单元之内的三角形顶点处的采样点相连，也以保证去除基础正方形相邻两个顶点处采样点的连线的任意两个相邻的采样点之间连线的长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，旋转TIN网中所有三角形中所有的内角都应大于18度，使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大。六、在旋转TIN网中的每个采样点采集数据。七、将地形图中的特征点高程数据和结构线上的高程数据赋值给旋转TIN网中最近的采样点(旋转TIN网中的节点)，取代该采样点原有的正常采集数据。八、依次分别以配套单元中的1个单元作为旋转TIN网的起始单元完成对地图形进行缩小的展点、插值和绘制等高线操作。九、将八中分别以配套单元中的1个基本单元作为旋转TIN网的起始单元对地形图进行缩小的4种结果叠置。十、在叠置结果中对已经分别赋值给旋转TIN网的4个亚方案中最近的采样点的特征点高程数据和结构线上的高程数据进行对比，重新赋值给4个亚方案的4个距离中最近的采样点，其余采样点恢复其原有的正常采集数据。十一、以每条等高线所圈定的最大面积的边界线作为该等高线的保留线，将该等高线的其它部分删除。

发明的优点

本发明的优点是：与正方形或长方形网格相比，1、较好地考虑了第三维数据分布的合理性；2、较好地考虑了三角形的方位性对图形、图像沿水平和垂直两方向变化趋势性的影响；3、较好地考虑了小区域内三角形间拓扑关系的互相呼应，配合可以对图形、图像进行更好地控制的问题；4、数据比较好存储，正方形格网交点处的数据点按矩阵存储(用行号和列号隐性表示)，正方形格网内的三个数据点根据配套网中四个基本单元的类型分为四种类型处理，即在标明所在格网中一个格网点的行号和列号的基础上，再标明基本单元的类型(1、2、3、4基本单元类型中的一种)，就可以方便、迅速地计算格网内(处格网个内)数据点的坐标；5、沿各方向上的控制距离相近的程度大；6、相对密集区和相对稀疏区呈围邻关系，因地形的趋势变化呈渐变关系，因此，可以将相对密集区的趋势用于指导相对稀疏区，使趋势分析的整体准确度提高；7、相同信息点数的覆盖率较正方形网大，即节省采样点；8、在不同缩小方案基础上进行叠置分析，在数据综合时使重要特征点的平面位置在各分辨率下的变化更小，使地形图在缩小时失真问题得到较大改善。

附图说明

图1是实施方式一中基本单元1的示意图，图2是一次单元体2的示意图，图3是二次单元体3的示意图，图4是三次单元体4的示意图，图5是配套单元的示意图，图6是以配套单元为复制单位，进行平移复制示意图，图7是用旋转TIN网进行叠置分析的地形图缩小示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1至图7具体说明本实施方式。本实施方式包括下述步骤：一、本实施方式中以10m(在图纸上按比例尺量取)作为旋转TIN网基础正方形的边长。二、在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在基础正方形内分散布置3个采样点，一共7个采样点，且正方形内分散布置的3个采样点中任意两点之间的距离在基础正方形的边长0.20～0.85倍之间。基础正方形顶点和内部的采样点以三角形连接，保证去除基础正方形相邻两个顶点处采样点连线的任意两个相邻的采样点之间连线的长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，具有较好的交错性和分散性，基础正方形中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大为原则。如图1所示，7个采样点的平面位置分别为(0，0)，(0，10)，(10，10)，((10，0)，a(3，3)，b(4，7.5)，c(8，4)，形成基本单元1。三、把基本单元1逆时针旋转90度形成一次单元体2，把基本单元1逆时针旋转180度形成二次单元体3，把基本单元1逆时针旋转270度形成三次单元体4。四、把一次单元体2设置在基本单元1的下侧，把三次单元体4设置在基本单元1的左侧，把二次单元体3设置于一次单元体2的左侧和三次单元体4的下侧，基本单元1、一次单元体2、二次单元体3和三次单元体4拼接成一个正方形的配套单元，配套单元中基本单元之间缝合连接时以保证去除基础正方形相邻两个顶点处采样点的连线的任意两个相邻的采样点之间连线的长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，配套单元中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大，具有较好的交错性和分散性为原则，可适当修改基础正方形中的三角形连线。五、以配套单元为复制单位，重复平移复制配套单元，形成旋转TIN缩放网。旋转TIN网中配套单元之间缝合连接时也以保证去除基础正方形相邻两个顶点处采样点连线的任意两个相邻的采样点之间连线的长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，旋转TIN网中所有三角形中所有的内角都应大于18度，使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大，具有较好的交错性和分散性为原则，可适当修改配套单元中的三角形连线。六、在旋转TIN网中的每个采样点采集数据。七、将地形图中的特征点高程数据赋值给旋转TIN网中距离该特征点最近的采样点(旋转TIN网中的节点)，取代该采样点原有的正常采集数据。八、依次分别以配套单元中的1个基本单元作为旋转TIN网的起始单元完成对地图形进行缩小的展点、插值和绘制等高线操作。九、将八中分别以配套单元中的1个单元作为旋转TIN网的起始单元对地形图进行缩小的4种结果叠置。十、在叠置结果中对已经分别赋值给旋转TIN网的4个亚方案中最近的采样点的特征点高程数据和结构线上的高程数据进行对比，重新赋值给4个亚方案的4个距离中最近的采样点，其余3个采样点恢复其原有的正常采集数据。见示意图7，在该实例中，5号特征点在4个亚方案中分别距同一基本单元内部的a、b、c、a采样点最近，叠置后4个距离中5号特征点与b采样点间的距离最近，因此，将5号特征点的高程赋值给4个亚方案中的4个距离中与5号特征点最近的采样点相对应的亚方案中的b采样点，其余采样点采用所选用的1个亚方案中的正常采集数据。十一、以每条等高线所圈定的最大面积的边界线作为该等高线的保留线，将该等高线的其它部分删除。十二、完成地形图缩小的其它工作。

具体实施方式二：本实施方式与实施方式一的不同在于：在步骤四和步骤五之间还包括步骤A、把配套单元的长度或宽度方向缩放，使之成为长方形，内部所有采样点位置按照所述缩小比例调整。其它步骤与实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与实施方式一的不同之处是：步骤二中，在基础正方形内分散布置的三个采样点分别为，a(6，6)，b(15，24)，c(24，15)；其它步骤与实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与实施方式三的不同在于：在步骤四和步骤五之间还包括步骤A、把配套单元的长度或宽度方向缩放，使之成为长方形，内部所有采样点位置按照所述缩小比例调整。其它步骤与实施方式三相同。

具体实施方式五：本实施方式与实施方式一的不同在于：步骤二中，在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在基础正方形内分散布置三个采样点，上述的内部三点连接成三角形，然后在基础正方形右边的中点布置一个采样点，与基础正方形的四个顶点处(上)的采样点和基础正方形内分散布置的三个采样点相加一共八个采样点。八个采样点分别为(0，0)，(1000，0)，(1000，1000)，(0，1000)，a(277，454)，b(500，800)，c(679，200)，d(1000，500)。将正方形右边中点处的采样点与内部就近的三角形的两个采样点分别连接，将与正方形右边中点处的采样点同在一条直线上的两个正方形顶点与内部就近的三角形的一个采样点分别连接，将正方形的其余两个顶点与内部就近的三角形的两个采样点分别连接，最终形成基本单元1；步骤三中，把基本单元1逆时针旋转180度形成一次单元体2，把基本单元1逆时针旋转360度形成二次单元体3，把基本单元1逆时针旋转540度形成三次单元体4；步骤四中，把一次单元体2设置在基本单元1的下侧，把三次单元体4设置在基本单元1的右侧，把二次单元体3设置于一次单元体2的右侧和三次单元体4的下侧，基本单元1、一次单元体2、二次单元体3和三次单元体4拼接成一个正方形的配套单元；配套单元中基本单元之间缝合连接时以保证相邻的任意两个采样点之间的连线长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，配套单元中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大，具有较好的交错性和分散性为原则，可适当修改基础正方形中的三角形连线。

具体实施方式六：本实施方式与实施方式五的不同在于：在步骤四和步骤五之间还包括步骤A、把配套单元的长度或宽度方向缩放，使之成为长方形，内部所有采样点位置按照所述缩小比例调整。其它步骤与实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式与实施方式一的不同在于：步骤二中，在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在基础正方形内分散布置三个采样点，上述的内部三点连接成三角形，然后在基础正方形右边的中点布置一个采样点，与基础正方形的四个顶点上的采样点和基础正方形内分散布置的三个采样点相加一共八个采样点。八个采样点分别为(0，0)，(1000，0)，(1000，1000)，(0，1000)，a(200，450)，b(450，800)，c(550，200)，d(1000，500)。将正方形右边中点处的采样点与内部就近的三角形的两个采样点分别连接，将与正方形右边中点处的采样点同在一条直线上的两个正方形顶点与内部就近的三角形的一个采样点分别连接，将正方形的其余两个顶点与内部就近的三角形的两个采样点分别连接，最终形成基本单元1；步骤三中，以基本单元1的右边为轴镜像对称形成一次单元体2，把一次单元体2接于基本单元1的右侧形成拼接体A1，把拼接体A1逆时针旋转180度形成拼接体A2；步骤四中，把拼接体A2接于拼接体1的右侧，形成配套单元，配套单元中基本单元之间缝合连接时以保证相邻的任意两个采样点之间的连线长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，配套单元中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大，具有较好的交错性和分散性为原则，可适当修改基础正方形中的三角形连线。

具体实施方式八：本实施方式与实施方式七的不同在于：在步骤四和步骤五之间还包括步骤A、把配套单元的长度或宽度方向缩放，使之成为长方形，内部所有采样点位置按照所述缩小比例调整。其它步骤与实施方式七相同。

具体实施方式九：本实施方式与实施方式一的不同之处是：步骤二中，在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在基础正方形内分散布置三个采样点，上述的内部三点连接成三角形，然后在基础正方形底边的中点和右边的中点各布置一个采样点，与基础正方形的四个顶点上的控制点和基础正方形内分散布置的三个采样点相加一共九个控制点。九个点分别为(0，0)，(1000，0)，(1000，1000)，(0，1000)，a(171，363)，b(472，832)，c(672，530)，d(1000，500)，e(500，0)。由(将)基础正方形底边和右边中点处的采样点向与其内部就近的三角形两个顶点处的采样点分别连线，在上述的四个连线中去掉最长的连线，连接与上述最长的连线交叉的基础正方形顶点与内部三角形顶点，然后将基础正方形四个顶点处的采样点分别与内部就近的三角形一个顶点处的采样点连线，最终形成基本单元1；步骤五中，配套单元中相邻两个基本单元公共边上的采样点重合对接；步骤六中，相邻两个配套单元中的相邻两个基本单元的公共边两侧的、分处于两个基本单元之内的距离最近的三角形顶点处的采样点相连，形成采样网。

具体实施方式十：本实施方式与实施方式九的不同在于：在步骤四和步骤五之间还包括步骤A、把配套单元的长度或宽度方向缩放，使之成为长方形，内部所有采样点位置按照所述缩小比例调整。其它步骤与实施方式九相同。

Claims

1.采用旋转TIN网叠置分析的地形图高保真缩小方法，其特征在于它包括下述步骤：一、以所定的缩小比例尺下正常正方形缩小网格的二倍作为基础正方形网格边长，二、在基础正方形的四个顶点各布置一个采样点，在基础正方形相邻的两条边上分散布置n₁个采样点，n₁为自然数，在基础正方形内分散布置3～n₂个采样点，n₂为正整数，基础正方形顶点、边上和内部的采样点以三角形连接，保证去除基础正方形相邻两个顶点处采样点连线的任意两个相邻的采样点之间连线的长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，基础正方形中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大，最终形成基本单元(1)，三、把基本单元(1)逆时针旋转90×n₃度形成一次单元体(2)，n₃为整数，把基本单元(1)逆时针旋转90×n₄度形成二次单元体(3)，n₄为整数，把基本单元(1)逆时针旋转90×n₅度形成三次单元体(4)，n₅为整数，四、用基本单元(1)、一次单元体(2)、二次单元体(3)和三次单元体(4)拼接成一个正方形的配套单元，配套单元中相邻两个基本单元公共边上只有顶点处有两个采样点时，公共边两侧、分处于两个基本单元之内的三角形顶点处的采样点相连，去除基础正方形相邻两个顶点处采样点连线的任意两个相邻采样点之间连线的长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，配套单元中所有三角形中所有的内角都应大于18度，并使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大，五、以配套单元为复制单位，重复平移复制配套单元，形成旋转TIN网，旋转TIN网中配套单元之间缝合连接时，相邻两个配套单元公共边上只有顶点处有两个采样点时，公共边两侧、分处于两个基本单元之内的三角形顶点处的采样点相连，也以保证去除基础正方形相邻两个顶点处采样点连线的任意两个相邻的采样点之间连线的长度在基础正方形边长的0.20～0.85倍之间，旋转TIN网中所有三角形中所有的内角都应大于18度，使连线所分割的相邻两三角形的6个内角中最小者最大，六、在旋转TIN网中的每个采样点采集数据，七、将地形图中的特征点高程数据和结构线上的高程数据赋值给旋转TIN网中最近的采样点，即旋转TIN网中的节点，取代该采样点原有的正常采集数据，八、依次分别以配套单元中的1个基本单元作为旋转TIN网的起始单元完成对地图形进行缩小的展点、插值和绘制等高线操作，九、将八中分别以配套单元中的1个单元作为旋转TIN网的起始单元对地形图进行缩小的4种结果叠置，十、在叠置结果中对已经分别赋值给旋转TIN网的4个亚方案中最近的采样点的特征点高程数据和结构线上的高程数据进行对比，重新赋值给4个亚方案的4个距离中最近的采样点，其余采样点恢复其原有的正常采集数据，十一、以每条等高线所圈定的最大面积的边界线作为该等高线的保留线，将该等高线的其它部分删除。

2.根据权利要求1所述的采用旋转TIN网叠置分析的地形图高保真缩小方法，其特征在于在步骤四和步骤五之间还包括步骤A、把配套单元的长度或宽度方向缩放，使之成为长方形，内部的所有采样点位置根据缩放比例调整。