CN109410736A - 一种多源dem数据无缝融合方法及处理终端 - Google Patents

一种多源dem数据无缝融合方法及处理终端 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多源DEM数据无缝融合方法及处理终端，所述方法包括如下步骤：步骤1：获取需要融合的两个DEM数据，并进行预处理，得到DEM_A和DEM_B；步骤2:在重叠区域绘制重叠线；步骤3:对重叠线进行等间距插值；步骤4:对重叠线上的每个插值顶点，分别从DEM_A与DEM_B中提取高程值，并生成边界文件；步骤5:计算系统偏差；步骤6:调整高程值；步骤7:遍历重叠线上所有的插值顶点，循环执行步骤6，得到调整高程后的数据；步骤8:根据平滑窗口的值，执行相应的平滑操作；步骤9:裁剪掉边界外的冗余数据，得到融合后的DEM数据。本发明对多源DEM数据进行融合，实现拼接边界无缝平滑过渡。

Description

一种多源DEM数据无缝融合方法及处理终端
技术领域
本发明涉及DEM数据处理技术领域，具体是一种多源DEM数据无缝融合方法及处理终端。
背景技术
在进行测绘数据集成编图时，常常涉及到多源数据的问题，例如收集的陆地高程、岛礁高程与海洋水深数据；单波束测量数据与多波束测量数据；不同年度测量的数据；不同调查设备测量的数据等等，这些数据由于受到测量设备、安装偏差、调查方法、处理方法等不同因素的影响，可能会存在分辨率、测量精度、测量垂直基准方面差异。如果是将这些数据简单地合并在一起然后执行简单的平均或重新网格化处理，必然无法实现多源数据对陆地高程与海底地形的一致性正确描述，特别是在不同源数据的重叠区域，会出现不同程度的台阶状异常或等值线扭曲现象，从而无法达到实际使用需求的集成效果。
针对上述DEM(Digit Elevation model，数字高程模型)融合存在的问题，国内有不少学者提出了不同解决技术方法。例如杨国平、苏媛媛等提出DEM的自由拼接技术；王明生研究了铁路、城轨、公路等带状区域不等格网间距DEM的拼接与显示技术；殷晓冬与郑团结研究了海岸带多源DEM数据的融合拼接技术，但都存在相关不足，主要存在以下几个方面的不足：
(1)融合方法过于简单
例如，对于杨国平、苏媛媛等提出DEM的自由拼接技术，在A、B两个DEM的重叠区域，如果一方存在无效数据、另一方存在有效数据，则以有效数据代替重叠区域的数据；如果双方都存在有效数据，则通过二选一的简单方法来确定重叠区域的数据。
殷晓冬等则是将多源数据进行水平测量基准的统一、垂直测量基准的统一、格式的统一后，合并在一起采用不规则三角网(TIN)方法快速重新构建DEM。由于重叠区域没有经过差异性修正，融合后依然存在台阶性异常的可能性。
(2)不顾及多源数据的质量差异，权重相同
多源数据往往存在不同程度的质量差异，有些差异较为明显。例如对于通过卫星测高数据反演获得的陆地高程、重力异常、海洋水深等精度较低的背景数据，在与精度较高的实测数据进行集成编图时，在重叠区域，我们仅仅需要调整背景数据而实测数据保持不变。但现有方法对两种数据均赋予了相等的权重，没有根据多源数据的质量差异而赋予不同的修正权重。
(3)没有顾及多源数据的系统差
当多源数据存在系统差时，应首先根据多源数据的质量差异而赋予不同的权重进行系统偏差调整，以减小重叠区域的局部偏差，从而降低重叠区域的变形程度。但现有方法显然都没有顾及到多源数据的系统偏差调整。
(4)对重叠边界有要求
王明生、郑团结等在进行DEM拼接时，主要考虑了带状区域或矩形区域等规则形状的拼接，即首先判断两个待拼接DEM是属于上下拼接还是左右拼接，然后再采取不同的拼接流程。同时，现有的拼接方法对整个重叠区域内的数据点都依据至两侧边界的距离进行距离反比加权运算后重新赋值，重叠边界越宽，重新赋值的数据点就越多，反之则越少。为了控制重叠边界的重新赋值范围，需要拼接前进行数据裁剪。
以上的相关参考文献如下：
[1]杨国平,王明孝.DEM的自由拼接及可视化检查[J]测绘科学技术学报,2003,20(4):279-281.
[2]苏媛媛.DEM的自由拼接及其栅格转换技术[J]军民两用技术与产品，2007,20(6):47-48.
[3]王明生,李艳苹.带状区域不等格网间距DEM的拼接与显示研究[J]测绘与空间地理信息,2017,40(12):1-3.
[4]殷晓冬,郭敏,于燕青,等.基于多源数据的海岸带DEM数据融合[J]大连海事大学学报,2008,34(2):19-23.
[5]郑团结,胡家升,张立华,等.海岸带多源数据三维无缝拼接技术[J]海洋测绘,2008,28(1):28-31.
[6]程红,郑悦,孙文邦.基于相邻像素灰度改正比的遥感图像拼接缝消除[J].电光与控制,2014(5):73-77.
[7]王民,郑余杰,权宇寰,等.基于斜率改正比的遥感图像拼接缝消除算法[J].计算机工程与应用,2015,18:165-168.
[8]瞿中,乔高元,林嗣鹏.一种消除图像拼接缝和鬼影的快速拼接算法[J].计算机科学,2015(3):280-283.
[9]罗永涛,张红民,王艳,等.一种基于邻域对比的拼接缝消除方法[J]重庆理工大学学报(自然科学),2017,31(8):140-144.
[10]郑悦,程红,孙文邦.邻域最短距离法寻找最佳拼接缝[J].中国图象图形学报,2014,19(2):227-233.
[11]孟建良,王雅继.最佳点平滑法寻找最佳拼接缝[J].计算机工程与科学,2015,37(7):1387-1392.
[12]焦婷,李良福,肖樟树.存在运动目标时的图像镶嵌方法研究[J].计算机应用研究,2016,33(2):607-611。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一提供一种多源DEM数据无缝融合方法，其能够解决多源DEM数据融合的问题；
本发明的目的之二提供一种处理终端，其能够解决多源DEM数据融合的问题。
实现本发明的目的之一的技术方案为：一种多源DEM数据无缝融合方法，包括如下步骤：
步骤1：获取需要融合的两个DEM数据，并对两个DEM数据进行预处理，得到DEM_A和DEM_B；
步骤2：接收用户对经过预处理后的DEM_B和DEM_A重叠区域的地形平缓位置的设置，并在地形平缓位置内绘制重叠线；
步骤3：接收由用户对DEM_B和DEM_A设置的数据质量高和数据质量低的标记，并以数据质量高的DEM数据的网格间距对步骤2绘制的重叠线进行等间距插值，获得每个插值顶点的X、Y坐标值；
步骤4：对重叠线上的每个插值顶点，分别从经过预处理后的DEM_A与DEM_B中提取高程值，将坐标值和高程值进行合并，得到一个完整的插值顶点，插值顶点的格式为XYZaZb,X和Y分别表示为插值顶点的X、Y坐标值，Za为DEM_A在插值顶点处的高程值，Zb为DEM_B在插值顶点处的高程值，并生成包括了所有插值顶点的边界文件；
步骤5：预设融合半径Rad和平滑窗口Win，其中Win为常数，并采用公式①计算出DEM_B和DEM_A之间的系统偏差Diff：
式中，N表示插值顶点的个数，Zai表示DEM_A在第i个插值顶点的高程值，Zbi表示DEM_B在第i个插值顶点的高程值；
步骤6：预设DEM_A的权重Wa和DEM_B的权重Wb，且Wa+Wb＝1(0≤Wa≤1,0≤Wb≤1)。利用公式DEM_A＝DEM_A-Wa*Diff和DEM_B＝DEM_B+Wb*Diff消除DEM_A与DEM_B之间的系统偏差，得到消除系统偏差后的DEM_A1和DEM_B1，然后将DEM_A1和DEM_B1对应插值顶点的两个不同的高程值(Za，Zb)调整到相同的高程值Z，其中Z＝Za-Wa(Za-Zb)或Z＝Zb+Wb(Za-Zb)，确定Z后，对DEM_A1上所有距离重叠线在Rad以内的网格节点均采用公式②调整其高程值：
对DEM_B1上所有距离重叠线在Rad以内的网格节点均采用公式③调整其高程值：
式中，NN′表示DEM_A1或DEM_B1上的网格节点需要调整的高程值，Dist表示DEM_A1或DEM_B1上的网格节点与重叠线的距离；
步骤7：遍历重叠线上所有的插值顶点，循环执行步骤6，调整DEM_A和DEM_B上所有与重叠线的距离在Rad以内的网格节点的高程，得到调整高程后的DEM_A2和DEM_B2；
步骤8：根据平滑窗口Win的值，对调整后的DEM_A2和DEM_B2执行相应的平滑操作，获得经过平滑窗口Win操作后的DEM_A3与DEM_B3；
步骤9：将DEM_A3与DEM_B3载入GIS软件，并以重叠线为裁剪边界，分别裁剪掉DEM_A3与DEM_B3边界外的冗余数据，然后将经过裁剪的DEM_A3与DEM_B3合并输出为一个DEM数据，得到融合后的DEM数据。
进一步地，所述预处理包括将两个DEM数据进行数据格式、坐标系统、投影类型统一，以及将两个分辨率不一致的DEM数据调整分辨率一致。
进一步地，所述将两个分辨率不一致的DEM数据调整分辨率一致，具体包括以高分辨率的DEM数据为参考对低分辨率的DEM数据进行插值采样，从而使得两个DEM数据的分辨率保持一致。
进一步地，所述重叠线为闭合的任意多边形或为非闭合的任意曲线。
进一步地，所述融合半径Rad的取值为数据质量高的DEM数据的网格间距的3-8倍。
进一步地，所述根据平滑窗口Win的值，对调整后的DEM_A2和DEM_B2执行相应的平滑操作，具体为：
当Win≤0，则不执行平滑操作，当0<Win<9，则执行窗口大小为5的移动窗口平滑，当Win≥9，则执行窗口大小为9的移动窗口平滑。
进一步地，所述边界文件的格式为ASCII格式。
实现本发明的目的之二的技术方案为：一种处理终端，其包括，
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于运行所述程序指令，以执行如下步骤：
步骤1：获取需要融合的两个DEM数据，并对两个DEM数据进行预处理，得到DEM_A和DEM_B；
步骤2：接收用户对经过预处理后的DEM_B和DEM_A重叠区域的地形平缓位置的设置，并在地形平缓位置内绘制重叠线；
步骤3：接收由用户对DEM_B和DEM_A设置的数据质量高和数据质量低的标记，并以数据质量高的DEM数据的网格间距对步骤2绘制的重叠线进行等间距插值，获得每个插值顶点的X、Y坐标值；
步骤4：对重叠线上的每个插值顶点，分别从经过预处理后的DEM_A与DEM_B中提取高程值，将坐标值和高程值进行合并，得到一个完整的插值顶点，插值顶点的格式为XYZaZb,X和Y分别表示为插值顶点的X、Y坐标值，Za为DEM_A在插值顶点处的高程值，Zb为DEM_B在插值顶点处的高程值，并生成包括了所有插值顶点的边界文件；
步骤5：预设DEM_A的权重Wa和DEM_B的权重Wb，以及融合半径Rad和平滑窗口Win，其中Win为常数，并采用公式①计算出DEM_B和DEM_A之间的系统偏差Diff：
式中，N表示插值顶点的个数，Zai表示DEM_A在第i个插值顶点的高程值，Zbi表示DEM_B在第i个插值顶点的高程值；
步骤6：预设DEM_A的权重Wa和DEM_B的权重Wb，且Wa+Wb＝1(0≤Wa≤1,0≤Wb≤1)。利用公式DEM_A＝DEM_A-Wa*Diff和DEM_B＝DEM_B+Wb*Diff消除DEM_A与DEM_B之间的系统偏差，得到消除系统偏差后的DEM_A1和DEM_B1，然后将DEM_A1和DEM_B1对应插值顶点的两个不同的高程值(Za，Zb)调整到相同的高程值Z，其中Z＝Za-Wa(Za-Zb)或Z＝Zb+Wb(Za-Zb)，确定Z后，对DEM_A1上所有距离重叠线在Rad以内的网格节点均采用公式②调整其高程值：
对DEM_B1上所有距离重叠线在Rad以内的网格节点均采用公式③调整其高程值：
式中，NN′表示DEM_A1或DEM_B1上的网格节点需要调整的高程值，Dist表示DEM_A1或DEM_B1上的网格节点与重叠线的距离；
步骤7：遍历重叠线上所有的插值顶点，循环执行步骤6，调整DEM_A和DEM_B上所有与重叠线的距离在Rad以内的网格节点的高程，得到调整高程后的DEM_A2和DEM_B2；
步骤8：根据平滑窗口Win的值，对调整后的DEM_A2和DEM_B2执行相应的平滑操作，获得经过平滑窗口Win操作后的DEM_A3与DEM_B3；
步骤9：将DEM_A3与DEM_B3载入GIS软件，并以重叠线为裁剪边界，分别裁剪掉DEM_A3与DEM_B3边界外的冗余数据，然后将经过裁剪的DEM_A3与DEM_B3合并输出为一个DEM数据，得到融合后的DEM数据。
进一步地，所述预处理包括将两个DEM数据进行数据格式、坐标系统、投影类型统一，以及将两个分辨率不一致的DEM数据调整分辨率一致。
进一步地，所述将两个分辨率不一致的DEM数据调整分辨率一致，具体包括以高分辨率的DEM数据为参考对低分辨率的DEM数据进行插值采样，从而使得两个DEM数据的分辨率保持一致。
进一步地，所述重叠线为闭合的任意多边形或为非闭合的任意曲线。
进一步地，所述融合半径Rad的取值为数据质量高的DEM数据的网格间距的3-8倍。
进一步地，所述根据平滑窗口Win的值，对调整后的DEM_A2和DEM_B2执行相应的平滑操作，具体为：
当Win≤0，则不执行平滑操作，当0<Win<9，则执行窗口大小为5的移动窗口平滑，当Win≥9，则执行窗口大小为9的移动窗口平滑。
进一步地，所述边界文件的格式为ASCII格式。
本发明的有益效果为：本发明考虑到了多源数据的质量差异，不同质量等级的数据可以赋予不同的调整权重。质量等级越低，可赋予调整的权重就越大；质量等级越高，可赋予的调整权重就越小。
本实施例可灵活定义重叠线附近网格节点的调整范围，通过合理指定融合半径Rad的大小，控制网格节点的调整范围，实现拼接边界无缝平滑过渡。
本发明顾及到多源数据的系统偏差，在进行局部调整前，首先进行全局的系统偏差调整，可最大限度减小重叠线附近网格节点的调整幅度，降低地形的畸变，实现拼接边界无缝平滑过渡。
本发明对多源数据的重叠线的形状无特殊要求。两个DEM既可以是上下或左右相邻式的部分重叠，也可以是岛屿式的圈闭重叠；重叠缓冲区范围可大可小，无需事先裁剪数据范围。
最终对多源DEM数据进行融合，实现了拼接边界无缝平滑过渡。
附图说明
图1为本发明的较佳实施例的流程图；
图2为本发明用于计算调整高程值的示例图；
图3为本发明一种处理终端的结构示意图；
图4为实测的某调查区的收集背景数据(DEM_A)与实测数据(DEM_B)融合前的三维渲染图；
图5为将图4中的两DEM进行简单拼接后，绘制海域部分的等值线图，等值线间距为5米；
图6为将图4中的两DEM并采用本发明方法(融合参数为：半径Rad等于3000米、权重Wa＝Wb＝0.5)绘制的等值线图；
图7为将图4中的DEM_A与DEM_B在融合前在AA＇处的剖面差异图；
图8为将图4中的DEM_A与DEM_B融合中间过程图；
图9为将图4中的DEM_A与DEM_B采用本发明方法得到的融合数据的效果图。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1和2所示，一种多源DEM数据无缝融合方法，包括如下步骤：
步骤1：获取需要融合的两个DEM数据，并对两个DEM数据进行预处理，预处理包括将两个DEM数据进行数据格式、坐标系统、投影类型统一，预处理还包括，如果两个DEM数据的分辨率不一致，则以高分辨率的DEM数据为参考对低分辨率的DEM数据进行插值采样，使得两个DEM数据的分辨率保持一致，对经过预处理获得的两个DEM数据分别命名为DEM_A和DEM_B，通常由于两个DEM数据的数据质量有高低，设置DEM_A为由数据质量低的DEM数据经预处理得到，DEM_B为由数据质量高的DEM数据经预处理得到，所谓的数据质量的高低与DEM数据的来源、测量年代、测量仪器以及是否自主测量有关系，例如自主测量的DEM数据比公开获得的DEM数据质量高，测量年代近的比测量年代久远的质量高；
步骤2：接收用户对经过预处理后的DEM_B和DEM_A重叠区域的地形平缓位置的设置，并在地形平缓位置处绘制重叠线，重叠线可以为闭合的任意多边形，或为非闭合的任意曲线；
步骤3：接收由用户对DEM_B和DEM_A设置的数据质量高和数据质量低的标记，并以数据质量高的DEM数据的网格间距对步骤2绘制的重叠线进行等间距插值，获得每个插值顶点的X、Y坐标值，X、Y是指卡迪尔坐标系下的X轴和Y轴下的对应坐标值，本实施例即是以DEM_B的网格间距绘制重叠线；
步骤4：对重叠线上的每个插值顶点，分别从经过预处理后的DEM_A与DEM_B中提取高程值，即每个插值顶点对应有一个DEM_A的高程值和一个DEM_B的高程值，将坐标值和高程值进行合并，得到一个完整的插值顶点，插值顶点的格式为XYZaZb,X和Y分别表示为插值顶点的X、Y坐标值，Za为DEM_A在插值顶点处的高程值，Zb为DEM_B在插值顶点处的高程值，并生成包括了所有插值顶点的ASCII格式的边界文件；
步骤5：预设融合半径Rad和平滑窗口Win，其中，融合半径Rad的取值为DEM_B的网格间距的3-8倍，也即是Rad的取值为数据质量高的DEM数据的网格间距的3-8倍，Rad越大，则DEM_B和DEM_A的重叠区域越平滑，Win为常数，Win值根据地形的平缓程度来设置，融合半径Rad表示到重叠线的距离，并采用公式(1)计算出DEM_B和DEM_A之间的系统偏差Diff：
式中，N表示插值顶点的个数，Zai表示DEM_A在第i个插值顶点的高程值，Zbi表示DEM_B在第i个插值顶点的高程值；
步骤6：高程值调整，如图2所示(图中仅以一个插值顶点，对应两个高程值Za和Zb为示例)，预设DEM_A的权重Wa和DEM_B的权重Wb，且Wa+Wb＝1(0≤Wa≤1,0≤Wb≤1)，首先根据权重Wa与Wb消除DEM_A与DEM_B之间的系统偏差：将DEM_A所有网格节点的高程值均减去Wa*Diff，将DEM_B所有网格节点的高程值均加上Wb*Diff，得到调整系统偏差后的DEM_A1和DEM_B1,也即有DEM_A1＝DEM_A-Wa*Diff和DEM_B1＝DEM_B+Wb*Diff，然后对DEM_A1上的某个网格节点N，假设重叠线某插值顶点在DEM_A1上的高程值为Za、在DEM_B1上的高程值为Zb，将DEM_A1和DEM_B1两个不同的高程值(Za，Zb)调整到相同的高程值Z，则有Z＝Za-Wa(Za-Zb)或Z＝Zb+Wb(Za-Zb)，在确定Z后，对DEM_A1和DEM_B1上所有距离重叠线在融合半径Rad以内的网格节点均进行调整，对DEM_A1的某个网格节点N，其调整的高程值采用公式(2)计算得出：
式中，NN′表示网格节点N需要调整的高程值，经过调整后，网格节点的高程由N位置变为N`位置，Dist表示网格节点N与重叠线的距离，同样的，采用与公式(2)类似的公式可以计算出DEM_B1上的任一个网格节点需调整的高程值，具体为采用公式(3)DEM_B1上的融合半径Rad以内任一个网格节点需调整的高程值：
当然，如果Wa＝1，对应Wb＝0，则无需调整DEM_B1上融合半径Rad以内的网格节点的高程，只需调整DEM_A1上融合半径Rad以内的网格节点的高程；
步骤7：遍历重叠线上所有的插值顶点，循环执行步骤6，调整DEM_A1和DEM_B1上所有与重叠线的距离在Rad以内的网格节点的高程，得到调整高程后的DEM_A2和DEM_B2，也即得到的DEM_A2是通过对DEM_A2上所有网格节点消除DEM_A与DEM_B之间的系统偏差且在融合半径Rad以内的网格节点再次进行了高程值调整后得到的DEM数据，同样的，DEM_B2也是如此；
步骤8：根据平滑窗口Win的值，对调整后的DEM_A2和DEM_B2执行相应的平滑操作，获得经过平滑窗口Win操作后的DEM_A3与DEM_B3，执行具体的平滑操作需要根据Win值来决定，通常无需对调整后的DEM_A2和DEM_B2执行相应的平滑操作，但如果多边形的重叠线的订单周围地形起伏变化距离，则可能会出现调整后的DEM_A2和DEM_B2无法平滑过渡，这也是为何在步骤2中选择在地形平滑的位置绘制重叠线，执行相应的平滑操作根据Win值来决定，具体为：
当Win≤0，则不执行平滑操作，当0<Win<9，则执行窗口大小为5的移动窗口平滑，当Win≥9，则执行窗口大小为9的移动窗口平滑；
步骤9：将DEM_A3与DEM_B3载入GIS软件，例如载入Global Mapper软件，并以重叠线为裁剪边界，分别裁剪掉DEM_A3与DEM_B3边界外的冗余数据，然后将经过裁剪的DEM_A3与DEM_B3合并输出为一个DEM数据，得到融合后的DEM数据,也即是本发明需要的最终融合数据。
以上是针对两个DEM数据进行融合的处理，当有三个以上更多的DEM数据需要进行融合时，其处理过程类似，具体过程就不赘述了。
以上步骤1-9的处理，考虑到了多源数据的质量差异，不同质量等级的数据可以赋予不同的调整权重。质量等级越低，可赋予调整的权重就越大；质量等级越高，可赋予的调整权重就越小，甚至为零，通常新测量的高质量数据一般设置权重为零，而老旧数据的权重设置为1，如果两个DEM数据的质量相当，则权重均为0.5。
本实施例可灵活定义重叠线附近网格节点的调整范围，通过合理指定融合半径Rad的大小，控制网格节点的调整范围，实现拼接边界平滑过渡。
本发明顾及到多源数据的系统偏差，在进行局部调整前，首先进行全局的系统偏差调整，可最大限度减小重叠线附近网格节点的调整幅度，降低地形的畸变，实现拼接边界无缝平滑过渡。
本发明对多源数据的重叠线的形状无特殊要求。两个DEM既可以是上下或左右相邻式的部分重叠，也可以是岛屿式的圈闭重叠；重叠缓冲区范围可大可小，无需事先裁剪数据范围。
如图4-6所示，图4为某调查区的收集背景数据(DEM_A)与实测数据(DEM_B)融合前的三维渲染图，虚线为实测数据的边界。在虚线附近可以看到，重叠边界处两DEM的水深差异较为明显，特别是南侧，其中，AA＇为剖面位置。
图5为将两DEM采用现有技术进行简单拼接后，绘制海域部分的等值线图，等值线间距为5米。在重叠边界处，局部等值线扭曲非常厉害，多条等值线常常扭曲汇聚成为一些巨型线状异常。
图6为两DEM数据采用本发明(融合半径Rad等于3000米、调整权重Wa＝Wb＝0.5)绘制的等值线图。无论是背景的三维渲染图，还是前景的等值线图，原先存在的台阶状异常、等值线扭曲异常均全部消失，取得了无缝融合的效果。
如图7-9所示，图7为DEM_A与DEM_B在融合前在图4中AA＇处的剖面差异图；
图8为DEM_A与DEM_B融合中间过程图，由图可见，在融合半径之外，原始DEM与调整后DEM之间的偏差全部为系统偏差；在融合半径之内，原始DEM与调整后DEM之间的偏差为系统偏差与局部偏差之和，并且距离重叠线越近，局部偏差则越大；
图9为DEM_A与DEM_B经过偏差调整、边界裁剪的拼接融合效果图，在重叠线处，二者实现了完美无缝融合，对DEM_A3而言，位于重叠线左边的数据位于边界之外，即为冗余数据，需要裁剪掉，对于DEM_B3而言，重叠线右边的数据位于边界之外，即为冗余数据，需要裁剪掉，这样就得到融合后的数据。
如图3所示，本发明还涉及一种实现以上方法的实体装置的处理终端100，其包括，
存储器101，用于存储程序指令；
处理器102，用于运行所述程序指令，以执行如下步骤：
步骤1：获取需要融合的两个DEM数据，并对两个DEM数据进行预处理，得到DEM_A和DEM_B；
步骤2：接收用户对经过预处理后的DEM_B和DEM_A重叠区域的地形平缓位置的设置，并在地形平缓位置内绘制重叠线；
步骤3：接收由用户对DEM_B和DEM_A设置的数据质量高和数据质量低的标记，并以数据质量高的DEM数据的网格间距对步骤2绘制的重叠线进行等间距插值，获得每个插值顶点的X、Y坐标值；
步骤4：对重叠线上的每个插值顶点，分别从经过预处理后的DEM_A与DEM_B中提取高程值，将坐标值和高程值进行合并，得到一个完整的插值顶点，插值顶点的格式为XYZaZb,X和Y分别表示为插值顶点的X、Y坐标值，Za为DEM_A在插值顶点处的高程值，Zb为DEM_B在插值顶点处的高程值，并生成包括了所有插值顶点的边界文件；
步骤5：预设融合半径Rad和平滑窗口Win，其中Win为常数，并采用公式①计算出DEM_B和DEM_A之间的系统偏差Diff：
式中，N表示插值顶点的个数，Zai表示DEM_A在第i个插值顶点的高程值，Zbi表示DEM_B在第i个插值顶点的高程值；
步骤6：预设DEM_A的权重Wa和DEM_B的权重Wb，且Wa+Wb＝1(0≤Wa≤1,0≤Wb≤1)。利用公式DEM_A＝DEM_A-Wa*Diff和DEM_B＝DEM_B+Wb*Diff消除DEM_A与DEM_B之间的系统偏差，得到消除系统偏差后的DEM_A1和DEM_B1，然后将DEM_A1和DEM_B1对应插值顶点的两个不同的高程值(Za，Zb)调整到相同的高程值Z，其中Z＝Za-Wa(Za-Zb)或Z＝Zb+Wb(Za-Zb)，确定Z后，对DEM_A1上所有距离重叠线在Rad以内的网格节点均采用公式②调整其高程值：
对DEM_B1上所有距离重叠线在Rad以内的网格节点均采用公式③调整其高程值：
式中，NN′表示DEM_A1或DEM_B1上的网格节点需要调整的高程值，Dist表示DEM_A1或DEM_B1上的网格节点与重叠线的距离；
步骤7：遍历重叠线上所有的插值顶点，循环执行步骤6，调整DEM_A和DEM_B上所有与重叠线的距离在Rad以内的网格节点的高程，得到调整高程后的DEM_A2和DEM_B2；
步骤8：根据平滑窗口Win的值，对调整后的DEM_A2和DEM_B2执行相应的平滑操作，获得经过平滑窗口Win操作后的DEM_A3与DEM_B3；
步骤9：将DEM_A3与DEM_B3载入GIS软件，并以重叠线为裁剪边界，分别裁剪掉DEM_A3与DEM_B3边界外的冗余数据，然后将经过裁剪的DEM_A3与DEM_B3合并输出为一个DEM数据，得到融合后的DEM数据。
进一步地，所述预处理包括将两个DEM数据进行数据格式、坐标系统、投影类型统一，以及将两个分辨率不一致的DEM数据调整分辨率一致。
进一步地，所述将两个分辨率不一致的DEM数据调整分辨率一致，具体包括以高分辨率的DEM数据为参考对低分辨率的DEM数据进行插值采样，从而使得两个DEM数据的分辨率保持一致。
进一步地，所述重叠线为闭合的任意多边形或为非闭合的任意曲线。
进一步地，所述融合半径Rad的取值为数据质量高的DEM数据的网格间距的3-8倍。
进一步地，所述根据平滑窗口Win的值，对调整后的DEM_A2和DEM_B2执行相应的平滑操作，具体为：
当Win≤0，则不执行平滑操作，当0<Win<9，则执行窗口大小为5的移动窗口平滑，当Win≥9，则执行窗口大小为9的移动窗口平滑。
进一步地，所述边界文件的格式为ASCII格式。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种多源DEM数据无缝融合方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：获取需要融合的两个DEM数据，并对两个DEM数据进行预处理，得到DEM_A和DEM_B；
步骤2：接收用户对经过预处理后的DEM_B和DEM_A重叠区域的地形平缓位置的设置，并在地形平缓位置内绘制重叠线；
步骤3：接收由用户对DEM_B和DEM_A设置的数据质量高和数据质量低的标记，并以数据质量高的DEM数据的网格间距对步骤2绘制的重叠线进行等间距插值，获得每个插值顶点的X、Y坐标值；
步骤4：对重叠线上的每个插值顶点，分别从经过预处理后的DEM_A与DEM_B中提取高程值，将坐标值和高程值进行合并，得到一个完整的插值顶点，插值顶点的格式为XYZaZb,X和Y分别表示为插值顶点的X、Y坐标值，Za为DEM_A在插值顶点处的高程值，Zb为DEM_B在插值顶点处的高程值，并生成包括所有插值顶点的边界文件；
步骤5：预设融合半径Rad和平滑窗口Win，其中Win为常数，并采用公式①计算出DEM_B和DEM_A之间的系统偏差Diff：
式中，N表示插值顶点的个数，Zai表示DEM_A在第i个插值顶点的高程值，Zbi表示DEM_B在第i个插值顶点的高程值；
步骤6：预设DEM_A的权重Wa和DEM_B的权重Wb，且Wa+Wb＝1(0≤Wa≤1,0≤Wb≤1)。利用公式DEM_A＝DEM_A-Wa*Diff和DEM_B＝DEM_B+Wb*Diff消除DEM_A与DEM_B之间的系统偏差，得到消除系统偏差后的DEM_A1和DEM_B1，然后将DEM_A1和DEM_B1对应插值顶点的两个不同的高程值(Za，Zb)调整到相同的高程值Z，其中Z＝Za-Wa(Za-Zb)或Z＝Zb+Wb(Za-Zb)，确定Z后，对DEM_A1上所有距离重叠线在Rad以内的网格节点均采用公式②调整其高程值：
对DEM_B1上所有距离重叠线在Rad以内的网格节点均采用公式③调整其高程值：
式中，NN′表示DEM_A1或DEM_B1上的网格节点需要调整的高程值，Dist表示DEM_A1或DEM_B1上的网格节点与重叠线的距离；
步骤7：遍历重叠线上所有的插值顶点，循环执行步骤6，调整DEM_A1和DEM_B1上所有与重叠线的距离在Rad以内的网格节点的高程，得到调整高程后的DEM_A2和DEM_B2；
步骤8：根据平滑窗口Win的值，对调整后的DEM_A2和DEM_B2执行相应的平滑操作，获得经过平滑窗口Win操作后的DEM_A3与DEM_B3；
步骤9：将DEM_A3与DEM_B3载入GIS软件，并以重叠线为裁剪边界，分别裁剪掉DEM_A3与DEM_B3边界外的冗余数据，然后将经过裁剪的DEM_A3与DEM_B3合并输出为一个DEM数据，得到融合后的DEM数据。
2.根据权利要求1所述的多源DEM数据无缝融合方法，其特征在于：所述预处理包括将两个DEM数据进行数据格式、坐标系统、投影类型统一，以及将两个分辨率不一致的DEM数据调整分辨率一致。
3.根据权利要求1所述的多源DEM数据无缝融合方法，其特征在于：所述将两个分辨率不一致的DEM数据调整分辨率一致，具体包括以高分辨率的DEM数据为参考对低分辨率的DEM数据进行插值采样，从而使得两个DEM数据的分辨率保持一致。
4.根据权利要求1所述的多源DEM数据无缝融合方法，其特征在于：所述重叠线为闭合的任意多边形或为非闭合的任意曲线。
5.根据权利要求1所述的多源DEM数据无缝融合方法，其特征在于：所述融合半径Rad的取值为数据质量高的DEM数据的网格间距的3-8倍。
6.根据权利要求1所述的多源DEM数据无缝融合方法，其特征在于：所述根据平滑窗口Win的值，对调整后的DEM_A2和DEM_B2执行相应的平滑操作，具体为：
当Win≤0，则不执行平滑操作，当0<Win<9，则执行窗口大小为5的移动窗口平滑，当Win≥9，则执行窗口大小为9的移动窗口平滑。
7.根据权利要求1所述的多源DEM数据无缝融合方法，其特征在于：所述边界文件的格式为ASCII格式。
8.一种处理终端，其特征在于：其包括，
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于运行所述程序指令，以执行如权利要求1至7任一项所述的多源DEM数据无缝融合方法的步骤。
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