CN103425801A - 一种面向数字地球的数据融合方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地理信息技术领域，特别涉及一种面向数字地球的数据融合方法和装置。该方法包括：将同一细节分层LOD层的第一数据LOD层和第二数据LOD层融合，得到融合区域；在融合区域内提取第二数据的边界，以该边界进行扩展并构建第二数据缓冲区；在第二数据缓冲区内按照第一预设规则获取特征点，经加权处理和线性插值，得到缓冲区内平滑数据；将经过边界点简化的高低精度融合数据块按照第二预设规则进行几何接边，得到接边数据块；在接边数据块内按照第三预设规则构建三角形网格，并输出融合结果；循环执行上述步骤直至全部LOD层得到融合结果。本发明的数据融合方法和装置，改善了数字地形可视化过程中局部突变及画面不连续的状况。
Description
技术领域
本发明涉及地理信息技术领域，更具体地说，涉及一种面向数字地球的数据融合方法和装置。
背景技术
在数字地球的平台上，其地形数据都是依靠数字高程模型（（Digital Elevation Model,DEM）是一组有序数值阵列形式表达地面高程的一种地形模型）来表达，通过LOD分层、四叉树分块全球剖分建立骨架。如何利用新的高精度DEM数据更新原有数字地球平台DEM数据，对提高地形的详细程度，更加精确地反映地形空间实体具有重要意义。
然而，当高精度DEM数据加入到数字地球平台后，由于数据的精度不同，会造成高精度DEM与数字地球平台中原有的DEM融合误差，从而引发在可视化过程中地形在局部发生突变，可视界面不连续等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种面向数据地球的数据融合方法和装置，以解决上述的问题。
在本发明的实施例中提供了一种面向数字地球的数据融合方法，包括：
将同一细节分层LOD层的第一数据LOD层和第二数据LOD层融合，得到融合区域，所述第一数据为数字地球平台数据库中的低精度数字高程模型DEM数据，所述第二数据为局部高精度DEM数据；
在融合区域内提取所述第二数据的边界，以该边界进行扩展并构建第二数据缓冲区；
在所述第二数据缓冲区内按照第一预设规则获取特征点，并对所述特征点进行加权处理和线性插值，得到缓冲区内平滑数据，所述平滑数据包括多个高低精度融合数据块；
将经过边界点简化的高低精度融合数据块按照第二预设规则进行几何接边，得到接边数据块；
在所述接边数据块内按照第三预设规则构建三角形网格，并输出融合结果；
循环执行上述步骤直至全部LOD层得到融合结果。
可选地，上述方法还包括：
将所述第一数据分层分块，并构建第一离散LOD四叉树模型；
将所述第二数据分层分块，并构建第二离散LOD四叉树模型。
可选地，在所述第二数据缓冲区内按照第一预设规则获取特征点包括：
在所述第二数据缓冲区边界上对所述第一数据进行等间距采样，得到采样点；
逐一连接各所述采样点与所述第二数据边界上距离最近点，得到缓冲区内部连线；
在所述缓冲区内部连线上进行等间距采样，得到特征点。
可选地，将经过边界点简化的高低精度融合数据块按照第二预设规则进行几何接边包括：
利用道格拉斯法对所述高低精度融合数据块的边界点，通过设定阀值进行简化；
对所述高低精度融合数据块的边界点按照顺逆时针顺序相接，得到接边数据块。
可选地，在所述接边数据块内按照第三预设规则构建三角形网格包括：
采用Delaunay三角剖分算法表达所述接边数据块，包括：
将所述接边数据块内部点分到各个三角形中。
可选地，上述方法还包括：优化所述三角形网格，包括：
根据预设距离阀值判断内部点到所在三角形的距离；
若该距离大于所述预设距离阀值，则利用逐点插入算法对三角网格进行局部优化。
一种面向数字地球的数据融合装置，包括：
融合模块，用于将同一细节分层LOD层的第一数据LOD层和第二数据LOD层融合，得到融合区域，所述第一数据为数字地球平台数据库中的低精度数字高程模型DEM数据，所述第二数据为局部高精度DEM数据；
数据缓冲区构建模块，用于在融合区域内提取所述第二数据的边界，以该边界进行扩展并构建第二数据缓冲区；
平滑数据获取模块，用于在所述第二数据缓冲区内按照第一预设规则获取特征点，并对所述特征点进行加权处理和线性插值，得到缓冲区内平滑数据，所述平滑数据包括多个高低精度融合数据块；
接边数据构建模块，用于将经过边界点简化的高低精度融合数据块按照第二预设规则进行几何接边，得到接边数据块；
三角形网格构建模块，用于在所述接边数据块内按照第三预设规则构建三角形网格，并输出融合结果；
循环控制模块，用于控制循环执行上述步骤直至全部LOD层得到融合结果。
可选地，上述装置还包括：
四叉树模型构建模块，用于将所述第一数据分层分块，并构建第一离散LOD四叉树模型；
将所述第二数据分层分块，并构建第二离散LOD四叉树模型。
可选地，上述装置还包括：
三角形网格优化模块，用于根据预设距离阀值判断内部点到所在三角形的距离；
若该距离大于所述预设距离阀值，则利用逐点插入算法对三角网进行局部优化。
本发明上述实施例的一种面向数据地球的数据融合方法和装置，通过对高低精度的DEM数据进行融合、缓冲区构建、平滑数据的获取，以及对高低精度融合数据块进行边界点简化、接边以及三角形网格搭建，将高低精度的DEM数据进行有效融合，从而以提高高低精度数据融合度，改善数字地形可视化过程中局部突变及画面不连续的状况。
附图说明
图1为本发明实施例公开的面向数字地球的数据融合方法流程图；
图2为本发明实施例公开的面向数字地球的数据融合方法中获取特征点流程图；
图3为本发明实施例公开的面向数字地球的数据融合方法中接边数据块构建流程图；
图4为本发明实施例公开的面向数字地球的数据融合方法中接边效果图；
图5为本发明实施例公开的面向数字地球的数据融合方法中三角形网格构建及三角形网格优化流程图；
图6为本发明实施例公开的面向数字地球的数据融合装置结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
图1示出了一种面向数字地球的数据融合方法，包括：
S11：将同一细节分层LOD层的第一数据LOD层和第二数据LOD层融合，得到融合区域，所述第一数据为数字地球平台数据库中的低精度数字高程模型DEM数据，所述第二数据为局部高精度DEM数据；
在该步骤中，将数字地球的数据库中低精度DEM数据分层分块，构建第一离散LOD四叉树模型，将局部高精度DEM数据分层分块，构建第二离散LOD四叉树模型。高精度DEM数据LOD层与相对应的低精度DEM数据LOD层相融合。
需要说明的是：在进行下一步骤前，需要对高精度DEM与数字地球中低精度DEM重叠区域内的精度的误差进行确认，若在误差允许范围内则进行融合处理，否则处理误差直至在允许范围内再融合。
S12：在融合区域内提取所述第二数据的边界，以该边界进行扩展并构建第二数据缓冲区；
S13：在所述第二数据缓冲区内按照第一预设规则获取特征点，并对所述特征点进行加权处理和线性插值，得到缓冲区内平滑数据，所述平滑数据包括多个高低精度融合数据块；
参见图2，在所述第二数据缓冲区内按照第一预设规则获取特征点包括：
S21：在所述第二数据缓冲区边界上对所述第一数据进行等间距采样，得到采样点；
S22：逐一连接各所述采样点与所述第二数据边界上距离最近点，得到缓冲区内部连线；
S23：在所述缓冲区内部连线上进行等间距采样，得到特征点。
在所述缓冲区“外边界”上低精度DEM数据等间距采样，对采样点逐一与高精度DEM边界点进行距离对比分析，连接采样点与边界点最近的点，重复此操作，直至所有采样点均与高精度DEM边界点连线；
在已有连线上进行特征点选取，以便为后续得到平滑数据做准备。
S14：将经过边界点简化的高低精度融合数据块按照第二预设规则进行几何接边，得到接边数据块；
参见图3，该步骤包括：
S31：利用道格拉斯法对所述高低精度融合数据块的边界点，通过设定阀值进行简化；
提取高程平滑后带有高低精度DEM数据点的数据块的边界点，对每条边界的点，利用道格拉斯方法，通过设定阀值来简化边界点；
S32：对所述高低精度融合数据块的边界点按照顺逆时针顺序相接，得到接边数据块。
对每个数据块的简化后的边界点按照顺逆时针顺序相接合的方法，来保证相邻数据块公共边的点排序相同，得到高低精度DEM数据块的边界几何无缝接边效果；接边效果参见图4。
S15：在所述接边数据块内按照第三预设规则构建三角形网格，并输出融合结果；
参见图5，该步骤包括：
S51：采用Delaunay三角剖分算法表达所述接边数据块，包括：
将所述接边数据块内部点分到各个三角形中；
S52：根据预设距离阀值判断内部点到所在三角形的距离；
S53：若该距离大于所述预设距离阀值，则利用逐点插入算法对三角网进行局部优化。
对所述利用边界点，采用Delaunay方法构建初始三角形来表达DEM数据，将内部点分到各个三角形中，设置距离阀值，记录内部点到所在三角形的距离，找出最大距离，若该最大距离大于阀值，则利用逐点插入算法对三角网进行局部优化。
S16：循环执行上述步骤直至全部LOD层得到融合结果。
对其余高精度的DEM数据的LOD层与低精度DEM数据相应的LOD层按照S11-S15处理，直至所有LOD层全部处理，进而得到数字地球中融合后的所有LOD层的DEM数据。
上述实施例采用递进的方式描述，实施例中重点说明的是步骤可实现形式，未做实施例的细致拆分，但需要明确的是，每个步骤的实现形式并不局限于列举下位形式。
相应的，图6示出了一种面向数字地球的数据融合装置，需要首先说明的是：对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可；
融合模块61，用于将同一细节分层LOD层的第一数据LOD层和第二数据LOD层融合，得到融合区域，所述第一数据为数字地球平台数据库中的低精度数字高程模型DEM数据，所述第二数据为局部高精度DEM数据；
数据缓冲区构建模块62，用于在融合区域内提取所述第二数据的边界，以该边界进行扩展并构建第二数据缓冲区；
平滑数据获取模块63，用于在所述第二数据缓冲区内按照第一预设规则获取特征点，并对所述特征点进行加权处理和线性插值，得到缓冲区内平滑数据，所述平滑数据包括多个高低精度融合数据块；
接边数据构建模块64，用于将经过边界点简化的高低精度融合数据块按照第二预设规则进行几何接边，得到接边数据块；
三角形网格构建模块65，用于在所述接边数据块内按照第三预设规则构建三角形网格，并输出融合结果；
循环控制模块66，用于控制循环执行上述步骤直至全部LOD层得到融合结果。
另外，上述装置中还可以包括：
四叉树模型构建模块，用于将所述第一数据分层分块，并构建第一离散LOD四叉树模型；
将所述第二数据分层分块，并构建第二离散LOD四叉树模型。
三角形网格优化模块，用于根据预设距离阀值判断内部点到所在三角形的距离；
若该距离大于所述预设距离阀值，则利用逐点插入算法对三角网进行局部优化。
对于装置实施例而言，由于其基本相应于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体（Read-Only Memory，ROM）或随机存储记忆体（Random Access Memory，RAM）等。
综上所述：
本发明实施例通过对高低精度的DEM数据进行融合、缓冲区构建、平滑数据的获取，以及对高低精度融合数据块进行边界点简化、接边以及三角形网格搭建，将高低精度的DEM数据进行有效融合，从而以提高高低精度数据融合度，改善数字地形可视化过程中局部突变及画面不连续的状况。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种面向数字地球的数据融合方法，其特征在于，包括：
将同一细节分层LOD层的第一数据LOD层和第二数据LOD层融合，得到融合区域，所述第一数据为数字地球平台数据库中的低精度数字高程模型DEM数据，所述第二数据为局部高精度DEM数据；
在融合区域内提取所述第二数据的边界，以该边界进行扩展并构建第二数据缓冲区；
在所述第二数据缓冲区内按照第一预设规则获取特征点，并对所述特征点进行加权处理和线性插值，得到缓冲区内平滑数据，所述平滑数据包括多个高低精度融合数据块；
将经过边界点简化的高低精度融合数据块按照第二预设规则进行几何接边，得到接边数据块；
在所述接边数据块内按照第三预设规则构建三角形网格，并输出融合结果；
循环执行上述步骤直至全部LOD层得到融合结果。
2.如权利要求1所述的面向数字地球的数据融合方法，其特征在于，还包括：
将所述第一数据分层分块，并构建第一离散LOD四叉树模型；
将所述第二数据分层分块，并构建第二离散LOD四叉树模型。
3.如权利要求2所述的面向数字地球的数据融合方法，其特征在于，在所述第二数据缓冲区内按照第一预设规则获取特征点包括：
在所述第二数据缓冲区边界上对所述第一数据进行等间距采样，得到采样点；
逐一连接各所述采样点与所述第二数据边界上距离最近点，得到缓冲区内部连线；
在所述缓冲区内部连线上进行等间距采样，得到特征点。
4.如权利要求1所述的面向数字地球的数据融合方法，其特征在于，将经过边界点简化的高低精度融合数据块按照第二预设规则进行几何接边包括：
利用道格拉斯法对所述高低精度融合数据块的边界点，通过设定阀值进行简化；
对所述高低精度融合数据块的边界点按照顺逆时针顺序相接，得到接边数据块。
5.如权利要求1所述的面向数字地球的数据融合方法，其特征在于，在所述接边数据块内按照第三预设规则构建三角形网格包括：
采用Delaunay三角剖分算法表达所述接边数据块，包括：
将所述接边数据块内部点分到各个三角形中。
6.如权利要求1所述的面向数字地球的数据融合方法，其特征在于，还包括：优化所述三角形网格，包括：
根据预设距离阀值判断内部点到所在三角形的距离；
若该距离大于所述预设距离阀值，则利用逐点插入算法对三角网格进行局部优化。
7.一种面向数字地球的数据融合装置，其特征在于，包括：
融合模块，用于将同一细节分层LOD层的第一数据LOD层和第二数据LOD层融合，得到融合区域，所述第一数据为数字地球平台数据库中的低精度数字高程模型DEM数据，所述第二数据为局部高精度DEM数据；
数据缓冲区构建模块，用于在融合区域内提取所述第二数据的边界，以该边界进行扩展并构建第二数据缓冲区；
平滑数据获取模块，用于在所述第二数据缓冲区内按照第一预设规则获取特征点，并对所述特征点进行加权处理和线性插值，得到缓冲区内平滑数据，所述平滑数据包括多个高低精度融合数据块；
接边数据构建模块，用于将经过边界点简化的高低精度融合数据块按照第二预设规则进行几何接边，得到接边数据块；
三角形网格构建模块，用于在所述接边数据块内按照第三预设规则构建三角形网格，并输出融合结果；
循环控制模块，用于控制循环执行上述步骤直至全部LOD层得到融合结果。
8.如权利要求7所述的面向数字地球的数据融合装置，其特征在于，还包括：
四叉树模型构建模块，用于将所述第一数据分层分块，并构建第一离散LOD四叉树模型；
将所述第二数据分层分块，并构建第二离散LOD四叉树模型。
9.如权利要求7所述的面向数字地球的数据融合装置，其特征在于，还包括：
三角形网格优化模块，用于根据预设距离阀值判断内部点到所在三角形的距离；
若该距离大于所述预设距离阀值，则利用逐点插入算法对三角网进行局部优化。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |