CN107393002B - 对地形边界进行提取的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种对地形边界进行提取的设备和方法，设备包括：格网创建模块，对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网；数据分析模块，根据每个格网单元中包含的高程点的数量对每个格网单元赋予第一标志值或第二标志值以形成最终格网区域，其中，最终格网区域是由具有第一标志值的所有格网单元组成的区域；边界提取模块，根据最终格网区域来提取地形边界。

Description

对地形边界进行提取的设备和方法
技术领域
本发明涉及风力发电技术领域，更具体地讲，涉及一种用于对地形边界进行提取的设备和方法。
背景技术
在风电行业中，当进行风电场微观选址时，作业人员需要根据提供的风电场实测地形等高线数据进行二次加工来获取风电场区域范围。目前已有的地理信息软件已经可以实现基于实测地形等高线数据来提取地形外边界的功能，但是这些软件在功能实现方式和数据处理方式上多是针对地理信息数据处理的相关业务，作业人员在使用时往往需要进行多次数据转换才能获得最终的结果，进而在数据处理方式上不够直接，并且处理效率上也有待提升。
此外，现有的地理信息软件在算法实现上无法直接针对dxf、dwg等CAD格式数据进行处理，当使用这样的CAD格式数据时必需进行数据格式转换产生shpFile文件才能进行后续处理。除此之外，在利用现有的地理信息软件提取风电场外轮廓时，需要首先利用等高线数据建立不规则三角网(TIN)，然后设置三角网最小约束边长，最后才能提取较为准确的风电场外轮廓。虽然相关的现有地理信息软件(例如相关CAD软件)在算法实现上可以支持dxf、dwg等CAD格式数据，但对于多分离的多个区域组成的风电场却需要分区域单独提取，无法实现不连续斑块的自动提供。
因此，提出一种更直接且高效地对地形边界进行提取的设备和方法，具有重大的现实意义。
发明内容
为了至少解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种用于对地形边界进行提取的设备和方法。
本发明的一方面在于提供一种对地形边界进行提取的设备，其特征在于，可包括：格网创建模块，对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网；数据分析模块，根据每个格网单元中包含的高程点的数量对每个格网单元赋予第一标志值或第二标志值以形成最终格网区域，其中，最终格网区域是由具有第一标志值的所有格网单元组成的区域；边界提取模块，根据获得的最终格网区域来提取地形边界。
在形成最终格网区域时，数据分析模块可针对高程点的数量不为0的每一个格网单元赋予第一标志值，并且针对高程点的数量为0的每一个格网单元进行以下操作：根据与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的高程点来对所述一个格网单元赋予第一标志值或第二标志值。
在形成最终格网区域时，数据分析模块可针对高程点的数量为0的每一个格网单元进行以下操作：通过利用与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型，如果所述不规则三角网模型满足预定条件，则对所述一个格网单元赋予第一标志值，如果所述不规则三角网模型不满足所述预定条件，则对所述一个格网单元赋予第二标志值。
空间格网创建单元可将根据所述实测等高线数据确定的所有等高线的外接矩形确定为所述区域。
格网创建模块可从所述实测等高线数据确定等高线的密度，根据等高线的密度确定格网单元的尺寸，并以具有确定的尺寸的格网单元为单位对所述区域进行划分以形成由所述多个格网单元组成的所述规则格网。
所述设备还可包括：高程点提取模块，从所述实测等高线数据提取高程点并对与提取的高程点相关的信息进行存储，其中，所述与提取的高程点相关的信息包括高程点的经度、纬度和高程值。
数据分析模块可对从所述实测等高线数据提取的多个高程点进行遍历，以建立并存储在所述多个高程点中的每一个高程点、所述规则格网中的格网单元以及所述规则格网之间的空间索引关系。
数据分析模块可通过根据所述规则格网的格网信息计算所述多个高程点中的每一个高程点所处的单个格网单元在所述规则格网中的位置来建立并存储所述空间索引关系。
在构建所述不规则三角网模型时，数据分析模块可通过窗口索引器使用所述空间索引关系来获取与所述一个格网单元邻近的所述预定数量个格网单元，以利用所述预定数量个格网单元中所包含的高程点构建所述不规则三角网模型。
在构建所述不规则三角网模型时，如果所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的总数量大于或等于3，则数据分析模块可利用所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型，如果所述总数量小于3，则数据分析模块可对所述一个格网单元赋予第二标志值。
如果所述一个格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型内部，则数据分析模块可确定所述不规则三角网模型满足所述预定条件；如果所述一个格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型外部，则数据分析模块可确定所述不规则三角网模型不满足所述预定条件。
本发明的另一方面在于提供一种对地形边界进行提取的方法，其特征在于，可包括：对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网；根据每个格网单元中包含的高程点的数量对每个格网单元赋予第一标志值或第二标志值以形成最终格网区域，其中，最终格网区域是由具有第一标志值的所有格网单元组成的区域；根据获得的最终格网区域来提取地形边界。
根据每个格网单元中包含的高程点的数量来针对每个格网单元赋予第一标志值或第二标志值以形成最终格网区域的步骤可包括：针对高程点的数量不为0的每一个格网单元赋予第一标志值；针对高程点的数量为0的每一个格网单元进行以下操作：根据与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的高程点来对所述一个格网单元赋予第一标志值或第二标志值。
根据与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的高程点来对所述一个格网单元赋予第一标志值或第二标志值的步骤可包括：针对高程点的数量为0的每一个格网单元进行以下操作：通过利用与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型；如果所述不规则三角网模型满足预定条件，则对所述一个格网单元赋予第一标志值；如果所述不规则三角网模型不满足所述预定条件，则对所述一个格网单元赋予第二标志值。
对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网的步骤可包括：将根据所述实测等高线数据确定的所有等高线的外接矩形确定为所述区域。
对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网的步骤还可包括：从所述实测等高线数据确定等高线的密度，根据等高线的密度确定格网单元的尺寸，并基于以确定的尺寸的格网单元为单位对所述区域进行划分以形成由所述多个格网单元组成的所述规则格网。
所述方法还可包括：从所述实测等高线数据提取高程点并对与提取的高程点相关的信息进行存储，其中，所述与提取的高程点相关的信息包括高程点的经度、纬度和高程值。
所述方法还可包括：对从所述实测等高线数据提取的多个高程点进行遍历，以建立并存储在所述多个高程点中的每一个高程点、所述规则格网中的格网单元以及所述规则格网之间的空间索引关系。
建立并存储所述多个高程点中的每一个高程点、所述规则格网中的格网单元以及所述规则格网之间的空间索引关系的步骤可包括：通过根据所述规则格网的格网信息计算所述多个高程点中的每一个高程点所处的单个格网单元在所述规则格网中的位置来建立并存储所述空间索引关系。
构建不规则三角网模型的步骤可包括：通过窗口索引器使用所述空间索引关系来获取与所述一个格网单元邻近的所述预定数量个格网单元，以利用所述预定数量个格网单元中所包含的高程点构建所述不规则三角网模型。
构建不规则三角网模型的步骤可包括：如果所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的总数量大于或等于3，则利用所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型，如果所述总数量小于3，则对所述一个格网单元赋予第二标志值。
如果所述一个格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型内部，则所述不规则三角网模型可被确定为满足所述预定条件；如果所述一个格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型外部，则所述不规则三角网模型可被确定为不满足所述预定条件。
本发明的一方面在于提供一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序可包括用于执行以上所述的对地形边界进行提取的操作的指令。
本发明的一方面在于提供一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，其特征在于，所述程序包括用于执行以上所述的对地形边界进行提取的操作的指令。
通过上述用于对地形边界进行提取的设备和方法，能够将地形等高线数据解析成空间高程点数据，由于点与面之间的相互关系只存在面包含点和不包含点这两种关系，当点与线相比时，点与面之间的相互关系比线与面之间的相互关系更加简单，进而更便于数据的存储和分析。所述设备和方法在提取地形边界的过程中对空间进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网，格网数据与不规则三角网TIN以及矢量数据相比，格网数据具有定位明显的特征，其空间位置可以直接用格网单元在整个区域的行列进行定义，更加方便进行查询和叠加分析。通过建立高程点与空间格网的关系可以快速确定出点在空间区域范围内的分布特征并提取出指定位置的高程点分布情况并修改空间格网内的属性信息。此外，所述设备和方法通过对格网的遍历，快速排除掉已存在高程点数据的格网单元，进而有选择性的对没有高程点数据的格网单元构建TIN模型，从而减少了构建TIN模型的数量和构建TIN模型的高程点数量，有效地提高了整体的运算效率。此外，本发明借助于已有的成熟的开源空间数据分析方法来提取格网外轮廓，这兼顾了本发明算法未来的可扩展性，使本发明可与多种应用程序进行集成使用。
附图说明
通过下面结合附图对本发明示例性实施例的详细描述，本领域技术人员将会获得对本发明的全面理解，其中：
图1是根据本发明的示例性实施例的用于对地形边界进行提取的设备的框图；
图2是根据本发明的示例性实施例的规则格网的基础信息的示图；
图3是示出根据本发明的示例性实施例的规则格网的高程数据集的空间存储结构的示图；
图4是示出根据本发明的示例性实施例的窗口检索器的示例的示图；
图5是示出根据本发明的示例性实施例的用于对地形边界进行提取的方法的总流程图；
图6是示出根据本发明的示例性实施例的用于对格网单元进行数据分析的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施例，其中，在附图中，相同的附图标号用于表示相同的组件。
图1是根据本发明的示例性实施例的用于对地形边界进行提取的设备的框图。
如图1中所示，所述设备可包括格网创建模块100、数据分析模块200和边界提取模块300。
格网创建模块100用于对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网，进而可实现对数据的快速索引和定位。其中，所述实测等高线数据可以是用户提供的实测地形等高线数据，例如，所述实测等高线数据可以是用户提供的dxf、shp等格式的矢量数据。
具体地讲，在现有技术中，当进行地形边界提取时，如果存在多个风场，则现有技术按多个风场来划分区域，并分别对划分出的多个区域进行相同的操作以分别提取所述多个风场中的每个风场的地形边界，然而，在本发明中，空间格网创建单元100可将根据所述实测等高线数据确定的所有等高线的外接矩形确定为所述区域。即，格网创建模块100根据所述实测等高线数据来确定与该等高线数据相应的所有等高线，并将所述所有等高线的外接矩形确定为所述区域。因此，通过空间格网创建单元100的该操作，在存在多个风场时，本发明可将多个风场的集合连接起来形成一个大的区域(即，整个实测等高线数据的外接矩形区域)以作为单一输入，进而实现连续斑块的自动提供。
此外，格网创建模块100可从所述实测等高线数据确定等高线的密度，根据等高线的密度确定格网单元的尺寸，并以具有确定的尺寸的格网单元为单位对根据所述外接矩形确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网。例如，当根据所述所有等高线的外接矩形所确定的区域大小为长900米、宽900米，且相邻的两条等高线之间的间隔为2米时，格网创建模块100可将格网单元的尺寸确定为30米×30米，即，格网单元的长和宽与所述间隔(即，2米)的比率均为15:1，在此基础上，格网创建模块100可以以30米×30米的格网单元为单位对所述区域进行划分以成形由90个30米×30米的格网单元组成的规则格网。然而，所述间隔和所述比率仅是示例性的，本发明不限于此于。
此外，在以上示例中，根据所述外接矩形确定的区域的长和宽分别是格网单元的长和宽的整数倍，此时对所述区域进行划分以形成的由多个格网单元组成的所述规则格网的大小与所述区域的大小相同。但是，如果根据所述外接矩形确定的区域的长和宽不是格网单元的长和宽的整数倍，则可将根据格网单元的长和宽将所述区域的长和宽分别向外扩展为格网单元的长和宽的整数倍，例如所述区域的长×宽是1000米×800米，格网单元的长×宽为30米×30米，则可将所述区域的长×宽扩展为1020米×810米，然后再以格网单元为单位对扩展后的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网，此时该规则格网的大小大于根据所述外接矩形确定的区域的大小。但是这仅是示例，本发明不限于此，例如，如果根据所述外接矩形确定的区域的长和宽不是格网单元的长和宽的整数倍，还可以将根据格网单元的长和宽将所述区域的长和宽分别向内缩小为格网单元的长和宽的整数倍，例如，所述区域的长×宽是1000米×800米，格网单元的长×宽为30米×30米，则可将所述区域的长×宽缩小为990米×780米，然后再以格网单元为单位对缩小后的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网，此时该规则格网的大小小于根据所述外接矩形确定的区域的大小。
此外，格网创建模块100可按照如图2中所示的格式对所述规则格网的格网信息进行存储，其中，sLon表示起始经度，sLat表示起始纬度，gapLon表示格网单元的经度差(即，每个格网单元沿纬度方向的两个对边之间的经度差)，gapLat表示格网单元的纬度差(即，每个格网单元沿经度方向的两个对象之间的纬度差)，Row表示整个规则格网包括的格网单元的行数，Col表示整个规则格网包括的格网单元的列数。
如图1中所示，所述设备10还可包括高程点提取模块400，其中，高程点提取模块400可从所述实测等高线数据提取高程点并对与提取的高程点相关的信息进行存储，其中，所述与提取的高程点相关的信息包括高程点的经度、纬度和高程值，从而可在后续处理时便于实现与格网单元之间的叠加。此外，高程点提取模块可利用多种现有的地理信息软件和工具包中的相关工具(例如，Aregis、GDAL等软件)来从作为所述实测等高线数据的矢量数据提取高程点集。
具体地讲，高程点提取模块400可对用户提供的所述实测等高线数据进行解析，提取构成等高线的高程点集，从而获得整个区域(即，由根据所述实测等高线数据确定的所有等高线的外接矩形所确定的区域)中的所有高程点，并以对象的方式Point[x,y,z]来存储每一个高程点，其中，x表示高程点的经度，y表示高程点的纬度，z表示高程点的高程值。
数据分析模块200可根据每个格网单元中包含的高程点的数量对每个格网单元赋予第一标志值或第二标志值以形成最终格网区域，其中，最终格网区域是由具有第一标志值的所有格网单元组成的区域。其中，第一标志值可以是任何数值，第二标志值可以是不同于第一标志值的任何数值。例如，当第一标志值是100时，第二标志值可以是0，这仅为示例，但是本发明不限于此。
具体地讲，在形成最终格网区域时，数据分析模块200可针对高程点的数量不为0的每一个格网单元赋予第一标志值，并且针对高程点的数量为0的每一个格网单元进行以下操作：根据与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的高程点来对所述一个格网单元赋予第一标志值或第二标志值。具体地讲，在针对高程点的数量为0的每一个格网单元，数据分析模块200可通过利用与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型，如果所述不规则三角网模型满足预定条件，则对与所述一个格网单元赋予第一标志值，如果所述不规则三角网模型不满足所述预定条件，则对所述一个格网单元赋予第二标志值。
具体地讲，在确定由所述规则格网中的所述多个格网单元中的每一个格网单元所包含的高程点的数量是否为0之前，数据分析模块200可对从所述实测等高线数据提取的多个高程点进行遍历，以建立并存储在所述多个高程点中的每一个高程点、所述规则格网中的格网单元以及所述规则格网之间的空间索引关系。以下将参照图3对此进行详细描述。
图3示出了根据本发明的示例性实施例的规则格网的高程数据集的空间存储结构的示图。数据分析模块200可通过根据所述规则格网的格网信息计算所述多个高程点中的每一个高程点所处的单个格网单元在所述规则格网中的位置来建立并存储所述空间索引关系。
具体地讲，数据分析模块200根据所述规则格网的格网信息，基于以下的等式(1)、(2)和(3)来计算所述多个高程点中的每一个高程点所处的单个格网单元在所述规则格网中的位置。
dTem＝gapLon*gapLat (1)
dCol＝int{(gapLat*(x-sLon))/dTem+0.5} (2)
dRow＝int{(gapLon*(sLat-y))/dTem+0.5} (3)
其中，dTem表示每个格网单元的经纬度范围，dCol表示经度为x且纬度为y的格网单元在所述规则格网中的位置的列号，dRow表示经度为x且纬度为y的格网单元在所述规则格网中的位置的行号，int{}函数表示取整函数，gapLon、gapLat、sLon和sLat的含义与图2中的相同符号的含义相同，因此，此处不再进行赘述。
数据分析模块200将所述规则格网构建为一个数组Array{Row*Col}，其中，Row*Col表示数组的大小，其中，位于所述规则格网中的第N行第M列的格网单元的信息(即，该格网单元在所述规则格网所处的行和列)以及该格网单元中的高程点的信息(即，高程点的经度、纬度和高程值)被存储在数组Array中的Array[Row*N+M]位置处，其中，N和M均是大于或等于0的整数，所述规则格网的数组Array{Row*Col}在该位置处又包含了n个高程点构成的高程点数组，其中，n≥0，高程点数组的大小为n，其中，第i个高程点为Point＝Array[Row*N+M][i](其中i为该高程点在高程点数据组中的位置)，通过以上过程，数据分析模块200完成了从整个规则格网到格网单元到高程点的索引过程，从而建立了在高程点、规则格网中的格网单元以及所述规则格网之间的空间索引关系。
例如，在图3中，在第N行第M列处的格网单元对应于高程点数组Point{0,1,2....nCol×N+M}，其中，N是大于或等于0的整数，nCol×N+M是大于或等于0的整数，在高程点数组Point{0,1,2....n Col×N+M}中的每一个高程点的相关信息为{x,y,z}，其中，x表示该高程点的经度，y表示该高程点的纬度，z表示该高程点的高程值。
此外，作为确定由所述规则格网中的所述多个格网单元中的每一个格网单元所包含的高程点的数量是否为0的结果，如果一个格网单元所包含的高程点的数量不为0，则数据分析单元200可确定高程点的数量不为0的每一个格网单元在风电场区域范围内，并针对高程点的数量不为0的每一个格网单元赋予第一标志值。
如果一个格网单元所包含的高程点的数量为0，则数据分析单元200可针对高程点的数量为0的每一个格网单元进行以下操作：通过窗口索引器使用上述确定的空间索引关系来获取与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元，以利用所述预定数量个格网单元中所包含的高程点构建不规则三角网模型。以下将参照图4对此进行详细描述。
具体地讲，由于空间高程点在空间上分布密度的差异性，因此不同格网单元中存在的高程点的数量存在不确定性，进而存在有的格网单元(在下文中称为：待定格网单元)位于风电场区域范围内但却不包含高程点的情况，为此，需要借助位于所述待定格网单元邻近的周围格网单元中包含的高程点对所述待定格网单元进行是否位于风电场区域范围内的判断处理、提取和补插所述待定格网单元的中心点的信息的处理。由于所述周围格网单元中的高程点对所述待定格网单元的高程信息的影响随着所述周围格网单元与所述待定格网单元之间的距离的增大而减小，因此如果所述周围格网单元的搜索范围太小，则容易出现该搜索范围内的所述周围格网单元中的高程点的数量不足，进而导致所述待定格网单元被误判为不属于风电场区域范围；如果所述搜索范围过大，则会将风电场区域范围外部的格网单元误判为属于风电场区域范围。
鉴于此，数据分析模块200可根据通过对目标地形的实测等高线数据进行解析而确定的等高线间距来确定窗口索引器的窗口尺寸，例如，在本发明中，由等高线数据所确定的相邻等高线之间的间距可以是2米，并且格网大小为30*30(即，格网单元的长和宽均为相邻等高线之间的间距的15倍)，由于通过验证得知大小为所述间距10倍的搜索范围就可以满足精度要求，因此为了处理方便，本发明所采用的搜索范围可以是一个格网单元的长或宽，在此基础上，本发明可以构建一个窗口尺寸为3×3个格网单元的窗口索引器。
例如，图4示出了根据本发明的示例性实施例的一种窗口检索器的示例的示图。如图4中所示，在窗口索引器的中心位置[Colc,Rowc]处的格网单元是待定格网单元，该待定格网单元在整个规则格网中的位置为第Colc列第Rowc行，数据分析模块200可通过窗口尺寸为3×3个格网单元的窗口索引器快速地套合获取该待定格网单元周围的8个格网单元(即，该待定格网单元的上方、下方、左方、右方、左上方、左下方、右上方和右下方的格网单元)的行列信息，并提取所述8个格网单元中包含的高程点，进而利用所提取的高程点来构建不规则三角模型。图4中示出的窗口检索器仅为一个示例，本发明不限于此，本发明可采用具有其它窗口尺寸的窗口索引器，例如，采用以待定格网单元为中心的十字形式的窗口检索器，即，该窗口检索器可套和获取位于该待定格网单元上方、下方、左方和右方的4个格网单元的行列信息。
此外，在构建所述不规则三角网模型时，如果所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的总数量大于或等于3，则数据分析模块200才利用所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建所述不规则三角网模型，相反，如果所述总数量小于3，则数据分析模块200对高程点的数量为0的当前格网单元(即，位于窗口索引器中心位置的格网单元)赋予第二标志值。这是因为构建不规则三角网模型最少需要3个高程点，如果所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的总数量小于3，则数据分析单元200确定无法构建不规则三角网模型，进而可确定所述当前格网单元不属于风电场区域范围。
在数据分析模块200利用所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建了所述不规则三角网模型之后，如果所述当前格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型内部，则数据分析模块200可确定所述不规则三角网模型满足所述预定条件，这表明所述当前格网单元位于风电场区域范围内，因此数据分析模块200可对与所述当前格网单元赋予第一标志值，此外，数据分析模块200可通过所述各种方法利用所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的高程值来计算所述当前格网单元中心点位置处的高程值，例如，数据分析模块200可通过对所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的高程值进行插值来获得该中心点位置处的高程值，但是本发明不限于此，例如，数据分析模块200还可以通过对所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的高程值求平均值来计算该中心点位置处的高程值；如果所述当前格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型外部，则数据分析模块200可确定所述不规则三角网模型不满足所述预定条件，这表明所述当前格网单元位于风电场区域范围外，因此数据分析模块200可对所述当前格网单元赋予第二标志值。本发明通过仅针对高程点的数量为0的格网单元，利用在该格网单元周围的预定数量的格网单元中所包含的高程点来构建不规则三角网模型，从而快速准确地确定该格网单元是否属于边界的区域，进而克服了现有技术中在提取风电场外轮廓时需要首先利用等高线数据建立不规则三角网模型，然后设置三角网最小约束边长，最后才能提取较为准确的风电场外轮廓的问题。
数据分析模块200通过上述操作对规则格网中的所有格网单元进行遍历从而获得最终格网区域。
边界提取模块300可根据获得的最终格网区域来提取地形边界。
具体地讲，边界提取模块300可基于地理信息技术格网与矢量面之间的转换原理，通过利用各种现有的数据转换算法(例如gdal开关数据转换算法)从获得的最终格网区域直接提取最终格网区域中存在的数据的矢量边界并进行缓冲区分析，从而实现地形边界的提取，即，风电场区域范围的提取。
图5是示出根据本发明的示例性实施例的用于对地形边界进行提取的方法的总流程图。
参照图5，在步骤S100，所述方法对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网。其中，所述实测等高线数据可以是用户提供的实测地形等高线数据，例如，所述实测等高线数据可以是用户提供的dxf、shp等格式的矢量数据。
其中，对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网的步骤可包括：将根据所述实测等高线数据确定的所有等高线外接矩形确定为所述区域。
此外，对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网的步骤还可包括：从所述实测等高线数据确定等高线的密度，根据等高线的密度确定格网单元的尺寸，并基于以确定的尺寸的格网单元为单位对所述区域进行划分以形成由所述多个格网单元组成的规则格网。
此外，虽然图5中未示出，所述方法还可包括从所述实测等高线数据提取高程点并对与提取的高程点相关的信息进行存储，其中，所述与提取的高程点相关的信息包括高程点的经度、纬度和高程值。
在此基础上，所述方法可对从所述实测等高线数据提取的多个高程点进行遍历，以建立并存储在所述多个高程点中的每一个高程点、所述规则格网中的格网单元以及所述规则格网之间的空间索引关系。其中，建立并存储所述多个高程点中的每一个高程点、所述规则格网中的格网单元以及所述规则格网之间的空间索引关系的步骤可包括：通过根据所述规则格网的格网信息计算所述多个高程点中的每一个高程点所处的单个格网单元在所述规则格网中的位置来建立并存储所述空间索引关系。由于以上已参照图1对此进行了详细描述，因此此处不再进行重复描述。
在步骤S200，所述方法可根据每个格网单元中包含的高程点的数量，针对每个格网单元赋予第一标志值或第二标志值以形成最终格网区域，其中，最终格网区域是由具有第一标志值的所有格网单元组成的区域。其中，根据每个格网单元中包含的高程点的数量来针对每个格网单元赋予第一标志值或第二标志值以形成最终格网区域的步骤可包括：确定所述多个格网单元中的每一个格网单元所包含的高程点的数量是否为0，针对高程点的数量不为0的每一个格网单元赋予第一标志值，并针对高程点的数量为0的每一个格网单元进行以下操作：根据与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的高程点来对所述一个格网单元赋予第一标志值或第二标志值。
具体地讲，针对高程点的数量为0的每一个格网单元，所述方法通过以下操作来将第一标志值或第二标志值赋予高程点的数量为0的每一个格网单元：通过利用与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型，如果所述不规则三角网模型满足预定条件，则对与所述一个格网单元赋予第一标志值，如果所述不规则三角网模型不满足所述预定条件，则对所述一个格网单元赋予第二标志值。以下将参照图6对步骤S200进行详细描述。
图6示出了根据本发明的示例性实施例的用于对一个格网单元进行数据分析的详细流程图。在以下描述中，由于图5的方法对所述规则格网中的所有格网单元的处理过程均相同，因此在参照图6进行描述时，仅针对所述所有格网单元中的一个格网单元进行描述。
在步骤S210，开始对所述多个格网单元中的一个格网单元的遍历，并进行到步骤S220。
在步骤S220，确定所述多个格网单元中的一个格网单元所包含的高程点的数量是否为0。
如果在步骤S220确定所述一个格网单元中包含的高程点的数量不为0，这表明所述一个格网单元在风电场区域范围内，则进行到步骤S230，在步骤S230，针对高程点的数量不为0的所述一个格网单元赋予第一标志值，其中，第一标志值可以是任何数值，例如，可以是100，但本发明不限于此。
如果在步骤S220确定所述一个格网单元中包含的高程点的数量等于0，则进行到步骤S240，在步骤S240，通过窗口索引器使用所述空间索引关系来搜索获取与所述一个格网单元邻近的所述预定数量个格网单元以利用所述预定数量个格网单元中所包含的高程点构建所述不规则三角网模型。由于构建不规则三角网模型最少需要3个高程点，如果所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的总数量小于3，则数据分析单元200将无法构建不规则三角网模型，因此，在步骤S240通过窗口索引器使用所述空间索引关系来搜索获取所述预定数量个格网单元之后，需要进行到步骤S250。
在步骤S250，确定所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的总数量大于或等于3。
如果在步骤S250确定所述总数量小于3，则进行到步骤S270，其中，在步骤S270，对所述一个格网单元赋予第二标志值，其中，第二标志值是不同于第一标志值的任何数值，例如，当第一标志值是100时，第二标志值可以是0，但是本发明不限于此。
如果在步骤S250确定所述总数量大于或等于3，则进行到步骤S260，其中，在步骤S260，利用所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型，此后，进行到步骤S280。
在步骤S280，确定所述不规则三角网模型是否满足预定条件，即，确定所述一个格网单元的中心点是否位于所述不规则三角网模型内部。
如果在步骤S280确定所述不规则三角网模型满足所述预定条件，即，如果确定所述一个格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型内部，这表明所述一个格网单元位于风电场区域范围内，则进行到步骤S230，其中，在步骤S230，对所述一个格网单元赋予第一标志值。
如果在步骤S280确定所述不规则三角网模型不满足所述预定条件，即，如果确定所述一个格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型外部，这表明所述一个格网单元位于风电场区域范围外，则进行到步骤S270，其中，在步骤S270，对所述一个格网单元赋予第二标志值。
通过针对所述规则格网中的所有格网单元中的每一个格网单元重复如图6所示的对格网单元进行数据分析的过程，可获得最终格网区域。
返回参照图5，在步骤S300，根据获得的最终格网区域来提取地形边界。具体地讲，可基于地理信息技术格网与矢量面之间的转换原理，通过利用各种现有的数据转换算法(例如gdal开关数据转换算法)从获得的最终格网区域直接提取最终格网区域中存在的数据的矢量边界并进行缓冲区分析，从而实现地形边界的提取，即，风电场区域范围的提取。
此外，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，存储有程序，所述程序可包括用于执行上述对地形边界进行提取的方法中各种操作的指令。具体而言，所述程序可以包括用于执行图5至图6中所描述的各个步骤的指令。
此外，本发明还提供了一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，所述程序包括用于执行上述对地形边界进行提取的方法中各种操作的指令。具体而言，所述程序可以包括用于执行图5至图6中所描述的各个步骤的指令。
基于以上描述的用于对地形边界进行提取的设备和方法可用于实现基于提供的风电场区域实测地形图的等高线数据(dxf文件)来自动获取实测地形图的区域范围。此外，所述设备和方法可对输入的地形等高线数据进行解析并获取区域范围内的高程点集数据，并根据地形等高线的密度对所有地形等高线外接的区域空间进行格网化划分，进而实现对数据的快速索引和定位。此外，所述设备和方法可针对空间上已划分的格网和从等高线地形数据提取的高程点进行叠加分析，从而得到需要建立TIN模型的格网单元的集合区域和索引库。此外，所述设备和方法对需要建立TIN的格网单元的集合区域构建窗口索引器，从而搜索一定范围内对当前格网单元具有影响的高程点，在此基础上，所述设备和方法可仅针对需要建立TIN的当前格网单元的区域，根据搜索到的高程点来构建TIN并对该当前格网单元的高程值进行赋值，从而获得最终格网区域，因此，所述设备和方法可高效地从处理后的最终格网区域提取地形边界并产生缓冲区。本发明的以上各个实施例仅是示例性的，而本发明并不受限于此。本领域技术人员应该理解：在不脱离本发明的原理和精神的情况下，可对这些实施例进行改变，其中，本发明的范围在权利要求及其等同物中限定。

Claims (18)

1.一种对地形边界进行提取的设备，其特征在于，包括：
格网创建模块，对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网；
数据分析模块，根据每个格网单元中包含的高程点的数量对每个格网单元赋予第一标志值或第二标志值以形成最终格网区域，其中，最终格网区域是由具有第一标志值的所有格网单元组成的区域；
边界提取模块，根据获得的最终格网区域来提取地形边界，
其中，在形成最终格网区域时，数据分析模块针对高程点的数量不为0的每一个格网单元赋予第一标志值，并且针对高程点的数量为0的每一个格网单元进行以下操作：通过利用与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型，如果所述一个格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型内部，则对所述一个格网单元赋予第一标志值，如果所述一个格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型外部，则对所述一个格网单元赋予第二标志值。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，空间格网创建单元将根据所述实测等高线数据确定的所有等高线的外接矩形确定为所述区域。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，格网创建模块从所述实测等高线数据确定等高线的密度，根据等高线的密度确定格网单元的尺寸，并以具有确定的尺寸的格网单元为单位对所述区域进行划分以形成由所述多个格网单元组成的所述规则格网。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
高程点提取模块，从所述实测等高线数据提取高程点并对与提取的高程点相关的信息进行存储，其中，所述与提取的高程点相关的信息包括高程点的经度、纬度和高程值。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，
数据分析模块对从所述实测等高线数据提取的多个高程点进行遍历，以建立并存储在所述多个高程点中的每一个高程点、所述规则格网中的格网单元以及所述规则格网之间的空间索引关系。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，
数据分析模块通过根据所述规则格网的格网信息计算所述多个高程点中的每一个高程点所处的单个格网单元在所述规则格网中的位置来建立并存储所述空间索引关系。
7.如权利要求5所述的设备，其特征在于，
在构建所述不规则三角网模型时，数据分析模块通过窗口索引器使用所述空间索引关系来获取与所述一个格网单元邻近的所述预定数量个格网单元，以利用所述预定数量个格网单元中所包含的高程点构建所述不规则三角网模型。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，
在构建所述不规则三角网模型时，如果所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的总数量大于或等于3，则数据分析模块利用所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型，如果所述总数量小于3，则数据分析模块对所述一个格网单元赋予第二标志值。
9.一种对地形边界进行提取的方法，其特征在于，包括：
对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网；
根据每个格网单元中包含的高程点的数量对每个格网单元赋予第一标志值或第二标志值以形成最终格网区域，其中，最终格网区域是由具有第一标志值的所有格网单元组成的区域；
根据获得的最终格网区域来提取地形边界，
其中，形成最终格网区域的步骤包括：
针对高程点的数量不为0的每一个格网单元赋予第一标志值；
针对高程点的数量为0的每一个格网单元进行以下操作：通过利用与高程点的数量为0的一个格网单元邻近的预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型，如果所述一个格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型内部，则对所述一个格网单元赋予第一标志值，如果所述一个格网单元的中心点位于所述不规则三角网模型外部，则对所述一个格网单元赋予第二标志值。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网的步骤包括：将根据所述实测等高线数据确定的所有等高线的外接矩形确定为所述区域。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，对根据目标地形的实测等高线数据所确定的区域进行划分以形成由多个格网单元组成的规则格网的步骤还包括：从所述实测等高线数据确定等高线的密度，根据等高线的密度确定格网单元的尺寸，并基于以确定的尺寸的格网单元为单位对所述区域进行划分以形成由所述多个格网单元组成的所述规则格网。
12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
从所述实测等高线数据提取高程点并对与提取的高程点相关的信息进行存储，其中，所述与提取的高程点相关的信息包括高程点的经度、纬度和高程值。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对从所述实测等高线数据提取的多个高程点进行遍历，以建立并存储在所述多个高程点中的每一个高程点、所述规则格网中的格网单元以及所述规则格网之间的空间索引关系。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，建立并存储所述多个高程点中的每一个高程点、所述规则格网中的格网单元以及所述规则格网之间的空间索引关系的步骤包括：
通过根据所述规则格网的格网信息计算所述多个高程点中的每一个高程点所处的单个格网单元在所述规则格网中的位置来建立并存储所述空间索引关系。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，构建不规则三角网模型的步骤包括：
通过窗口索引器使用所述空间索引关系来获取与所述一个格网单元邻近的所述预定数量个格网单元，以利用所述预定数量个格网单元中所包含的高程点构建所述不规则三角网模型。
16.如权利要求9所述的方法，其特征在于，构建不规则三角网模型的步骤包括：
如果所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点的总数量大于或等于3，则利用所述预定数量个格网单元中所包含的所有高程点来构建不规则三角网模型，如果所述总数量小于3，则对所述一个格网单元赋予第二标志值。
17.一种计算机可读存储介质，存储有程序，其特征在于，所述程序包括用于执行如权利要求9-16中任一项所述操作的指令。
18.一种计算机，包括存储有计算机程序的可读介质，其特征在于，所述程序包括用于执行如权利要求9-16中任一项所述操作的指令。
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