CN107545601A - 一种架空输电线路树高断面自动生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种架空输电线路设计过程中涉及树高断面的技术，特别是一种架空输电线路树高断面自动生成方法，基于DSM自动判断线路两侧树顶高低并采集较高点，避免人工主观判断带来的误差；以DSM分辨率为点间距提取断面点并采用Douglas‑Peucker算法进行简化，断面细化程度更加准确合理，避免了人工采集带来的不确定性。自动根据林区范围面以及树种判断树高断面起止位置，无需人工干预；在平断面图中根据树种自动进行断面分层设色，避免了手工编辑。

Description

一种架空输电线路树高断面自动生成方法

技术领域

本发明涉及一种架空输电线路设计过程中涉及树高断面的技术，特别是一种架空输电线路树高断面自动生成方法。

背景技术

架空输电线路的铺设、架高等设计问题往往涉及沿途林区的问题，为了满足设计要求，需要绘制林区范围边界线，获取树高断面点，并绘制断面线，生成断面图。现有技术的处理方法如下：

1、 在航测立体模型中根据航测影像手工绘制林区范围边界线，并根据林木调查记录在平面上标注该林区树种及平均密度信息。

2、 在航测立体模型中，沿线路中心线在左右边线范围内人工观察树顶高低起伏变化，如果中心线与边线之间由高到低或由低到高连续变化。则直接量取较高侧边线上树高断面点，如果中心线与边线之间存在较高树顶点则量取较高位置处树高断面点。断面起点和终点根据航测影像人工判断。断面点间距根据高低起伏特征人为判断。

3、 根据上述输出平断面图，在平断面图中根据树种平面标注对树高断面进行手工分类，不同种类的树高断面被设置在不同图层并赋予不同颜色以便于设计人员识别。

目前所采用的获取树高断面的方法主要是使用数字摄影测量软件，在航测立体模型上人工量测采集树顶断面点绘制断面线。其不足之处在于，该方法需要人工判断线路边线范围内树顶高低并采集较高树顶点，最高点判断及量测精度依赖内业操作人员立体测量经验,断面点采集间距也依靠人工经验，断面点细化程度难以准确取舍；根据植被范围人工判断断面起点与终点，自动化程度低；根据林木调查数据，在平断面图上根据相应林区树种标注手工对断面分类，繁琐易错。

本发明所涉及的技术术语和概念包括：

树高断面: 根据线路中心线采集两侧一定围内最高树木顶部高程点，以相对线路中心线的累距、高程（偏距为零）为坐标构建而成的一种植被断面线。树高断面是架空输电线路中展现连续交叉跨越树木的一种方式。

线路坐标系：一种以线路中心线为横轴，垂直中心线为纵轴的工程坐标系，它以相对线路中心线的累距、偏距表达地物平面坐标，高程保持不变。

DSM：数字地表模型（Digital Surface Model）是指包含了地表建筑物、桥梁和树木等高度的地面高程模型。和DEM相比，DEM只包含了地形的高程信息，并未包含其它地表信息，DSM是在DEM的基础上，进一步涵盖了除地面以外的其它地表信息的高程。DSM通常由航空摄影测量或激光点云数据自动生成；

DOM：数字正射影像图（Digital Orthophoto Map）是对航空（或航天）相片进行数字微分纠正和镶嵌，按一定图幅范围裁剪生成的数字正射影像集。它是同时具有地图几何精度和影像特征的图像。DOM具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等优点，可作为地图分析背景控制信息。

Douglas-Peucker算法：对曲线进行采样简化，即在曲线上取有限个点，将其变为折线，并且能够在一定程度上保持原有的形状。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种有效减少误差、细化程度高、效率高、操作简易的架空输电线路树高断面自动生成方法。

本发明所述目的是通过以下途径来实现的：

架空输电线路树高断面自动生成方法，其要点在于，包括如下步骤：

1） 基于DOM沿线路在平面图中绘制林区范围面，并根据林木调查数据录入各种属性数据，包括树种、平均密度；林区范围根据不同树种、不同平均密度分别绘制；

2） 根据线路中心线路及边线距离缓冲生成路径范围面，选择与该路径范围面相交的所有林区范围面对象；

3） 遍历林区范围面，将路径范围面与林区范围面相交，计算生成相交面；

4） 遍历上述相交面，根据线路中心线计算相交面所有节点的累距，比较求出线路经过该林区部分的起始累距和终止累距；

5） 沿跨林区部分的线路中心线，以DSM分辨率为间距，以输电线路边线距离为左右宽度，计算起始累距至终止累距之间垂直于中心线的横断面设计线；起始横断面设计线累距向上取DSM分辨率整数倍；

6） 沿横断面设计线，以DSM分辨率为间距，插值计算相交面的林区范围面内断面点高程，比较计算获得该相交面的树高断面点，并记录该树高断面点的平面位置与高程，以及从该树高断面点所在林区范围面的提取相应的树种和密度属性数据；直至遍历所有相交面和林区范围面；

7） 根据线路中心线将上述树高断面点平面坐标转换为线路坐标，以树高断面点累距对所有断面点进行排序，如果累距相等则取高程较大的树高断面点，构建全局断面点序列；

8） 遍历全局断面点序列，选取第一点断面点作为起始点，同时作为当前连续断面点序列中的断面点，并开始比较，如果后一断面点与前一断面点累距相差小于横断面间距且树种相同则认为断面连续，后一断面点加入当前连续断面点序列，否则断面在两点间断开，当前连续断面点序列构建完成；

9） 断面在两点间断开后，若当前连续断面点序列中的断面点个数小于2则补充一断面点：将累距为前一断面点累距加0.5倍DSM分辨率，高程相等的断面点加入，组成连续断面点序列；

10） 根据上述连续断面点序列构建断面线，采用Douglas-Peucker算法以断面高程误差要求0.5m为阈值对断面进行简化，减少冗余断面点，将简化后断面点线路坐标以及对应树种写入树高断面数据；

11） 新建当前连续断面点序列，以步骤8）中断开的后一断面点作为起始点，重复从步骤8）中的开始比较流程至步骤10），直至遍历全局断面点序列结束；

12） 在平断面图中导入上述树高断面数据，自动绘制树高断面线并根据树种自动设置不同图层和颜色。

所述步骤4）中的起始累距为最小累距，终止累距为最大累距。本发明基于DSM自动判断线路两侧树顶高低并采集较高点，避免人工主观判断带来的误差；以DSM分辨率为点间距提取断面点并采用Douglas-Peucker算法进行简化，断面细化程度更加准确合理，避免了人工采集带来的不确定性。自动根据林区范围面以及树种判断树高断面起止位置，无需人工干预；在平断面图中根据树种自动进行断面分层设色，避免了手工编辑。

附图说明

图1为本发明所述架空输电线路树高断面自动生成方法的步骤流程示意图。

图2为本发明实施例所述基于DOM+DSM提取树高断面的示意图。

下面结合实施例对本发明做进一步描述。

具体实施方式

最佳实施例：

参照附图1，一种架空输电线路树高断面自动生成方法，包括如下步骤：

1. 基于DOM沿线路在平面图中绘制林区范围面，并根据林木调查数据录入树种、平均密度等属性；林区范围根据不同树种、不同平均密度分别绘制；

2. 参照附图2，以线路的中心线为基准，根据线路的边线距离绘制出左边线和右边线，由此，根据线路中心线路及边线距离缓冲生成路径范围面，选择与该路径范围面相交的所有林区范围面对象；

3. 遍历林区范围面，将路径范围面与林区范围面相交，计算生成相交面；

4. 遍历上述相交面，根据线路中心线计算相交面所有节点的累距，比较求出线路经过该林区部分的起始（最小）累距和终止（最大）累距；

5. 沿跨林区部分线路中心线，以DSM分辨率为间距，以输电线路边线距离为左右宽度，计算起始累距至终止累距之间垂直于中心线的横断面设计线，如附图2所示；起始横断面设计线累距向上取DSM分辨率整数倍（保证相同累距范围内横断面设计线一致）；

6. 沿横断面设计线，以DSM分辨率为间距，插值计算相交林区范围面内断面点高程，比较计算该树高横断面最高点并记录该点平面位置与高程，以及从林区范围面提取相应的树种和密度属性数据；

7. 遍历相交面结束；

8. 遍历林区范围面结束；

9. 根据线路中心线将上述树高断面点平面坐标转换为线路坐标，以断面点累距对所有断面点进行排序，如果累距相等则取高程较大断面点，构建全局断面点序列；

10.遍历全局断面点序列，断面起始点从第一点开始，如果后一断面点与前一断面点累距相差小于等于横断面间距（即DSM分辨率）且树种相同则认为断面连续，后一断面点加入当前连续断面点序列，否则断面在两点间断开（两点位于不同林区范围）,执行以下11-12步骤；

11.根据上述连续断面点序列构建断面线（若断面点个数小于2则补充一断面点，累距为前一点累距加0.5倍DSM分辨率，高程相等），采用Douglas-Peucker算法以断面高程误差要求0.5m为阈值对断面进行简化，减少冗余断面点。将简化后断面点线路坐标以及对应树种写入树高断面数据；

12.新建当前连续断面点序列，加入后一断面点为新连续断面的起始点；重复步骤10.建立新的连续断面点序列，构建断面线，获取树高断面数据；

13.遍历全局断面点序列结束；

14.在平断面图中导入上述树高断面数据，自动绘制树高断面线并根据树种自动设置不同图层和颜色。

经典的Douglas-Peucker算法描述如下：

（1）在曲线首尾两点A，B之间连接一条直线AB，该直线为曲线的弦；

（2）得到曲线上离该直线段距离最大的点C，计算其与AB的距离d；

（3）比较该距离与预先给定的阈值threshold的大小，如果小于threshold，则该直线段作为曲线的近似，该段曲线处理完毕。

（4）如果距离大于阈值，则用C将曲线分为两段AC和BC，并分别对两段重新进行1~3的处理。

（5）当所有曲线都处理完毕时，依次连接各个分割点形成的折线，即可以作为曲线的近似。

本发明未述部分与现有技术相同。

Claims (1)

1.架空输电线路树高断面自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）基于DOM沿线路在平面图中绘制林区范围面，并根据林木调查数据录入各种属性数据，包括树种、平均密度；林区范围根据不同树种、不同平均密度分别绘制；

2）根据线路中心线路及边线距离缓冲生成路径范围面，选择与该路径范围面相交的所有林区范围面对象；

3）遍历林区范围面，将路径范围面与林区范围面相交，计算生成相交面；

4）遍历上述相交面，根据线路中心线计算相交面所有节点的累距，比较求出线路经过该林区部分的起始累距和终止累距；

5）沿跨林区部分的线路中心线，以DSM分辨率为间距，以输电线路边线距离为左右宽度，计算起始累距至终止累距之间垂直于中心线的横断面设计线；起始横断面设计线累距向上取DSM分辨率整数倍；

6）沿横断面设计线，以DSM分辨率为间距，插值计算相交面的林区范围面内断面点高程，比较计算获得该相交面的树高断面点，并记录该树高断面点的平面位置与高程，以及从该树高断面点所在林区范围面的提取相应的树种和密度属性数据；直至遍历所有相交面和林区范围面；

7）根据线路中心线将上述树高断面点平面坐标转换为线路坐标，以树高断面点累距对所有断面点进行排序，如果累距相等则取高程较大的树高断面点，构建全局断面点序列；

8）遍历全局断面点序列，选取第一点断面点作为起始点，同时作为当前连续断面点序列中的断面点，并开始比较，如果后一断面点与前一断面点累距相差小于横断面间距且树种相同则认为断面连续，后一断面点加入当前连续断面点序列，否则断面在两点间断开，当前连续断面点序列构建完成；

9）断开后，若当前连续断面点序列中的断面点个数小于2则补充一断面点：将累距为前一断面点累距加0.5倍DSM分辨率，高程相等的断面点加入，组成连续断面点序列；

10）根据上述连续断面点序列构建断面线，采用Douglas-Peucker算法以断面高程误差要求0.5m为阈值对断面进行简化，减少冗余断面点，将简化后断面点线路坐标以及对应树种写入树高断面数据；

11）新建当前连续断面点序列，以步骤8）中断开的后一断面点作为起始点，重复从步骤8）中的开始比较流程至步骤10），直至遍历全局断面点序列结束；

12）在平断面图中导入上述树高断面数据，自动绘制树高断面线并根据树种自动设置不同图层和颜色。