CN109741448A - 基于dem数据绘制三维起伏模型的方法、装置以及设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，包括：根据待绘制地理区域DEM数据的包围盒值和预设瓦片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到的瓦片数量；对所述DEM数据的包围盒值外延，使外延后的包围盒值的长度和宽度均为N的倍数，以便于切割所述DEM数据得到的瓦片大小一致；根据所述瓦片数量切割所述DEM数据，对切割得到的各个瓦片进行赋值，使各个相邻瓦片的边界处值相同；利用赋值后的各个瓦片和所述各个瓦片的名称，绘制所述待绘制的地理区域的三维起伏模型。利用本发明所提供的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质，有效消除了地理区域的三维起伏模型中各个相邻瓦片间的接缝。

Description

基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法、装置以及设备

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别是涉及一种基于DEM数据 绘制三维起伏模型的方法、装置、设备以及计算机可读存储介质。

背景技术

随着遥感技术的发展，不同的传感器放在不同的遥感平台上获取 的遥感影像数据繁多。地形影像数据的空间分辨率、时间分辨率越来 越高，数据量也越来越大。在三维地理信息平台使用DEM数据时， 先对其进行切割处理，生成DEM瓦片数据。切割时，以建金字塔四 叉树结构方式进行组织，瓦片大小可设置，金字塔越顶层，分辨率越 小，切割后的瓦片支持平面、球面的地形影像调度显示，瓦片建金字 塔后能快速高效的进行调度加载。切割后瓦片数据支持平台的调度浏 览与应用。

根据传统的影像处理的原则，DEM数据切割，通过对原始数据对 应范围内直接切割出来，并生成相应瓦片，平台绘制时，以一张瓦片 内的顶点数据进行构网，瓦片边缘处未进行构网，从而使得相邻瓦片 拼接处产生裂缝，相邻瓦片的边界存在高程值差引起，在地形起伏较 大的地区裂缝更加明显。

现有技术中进行DEM数据切割时，采用的是双线性差值算法， 一个像元点需要参考X、Y两个方向相邻的像元点的高程值并加以一 定的加权得到，同时由于内存限制，不可能将所有数据加载至内存， 因此在边界处会缺失一个方向的像元点参与差值。在边界上同一个像 元点，在不同的瓦片上将会差值从不同的高程值，从而导致裂缝产生。

综上所述可以看出，如何消除三维起伏模型中相邻瓦片间的裂缝 是目前有待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的方 法、装置、设备以及计算机可读存储介质，以解决现有技术中利用DEM 数据切割得到瓦片绘制三维起伏模型时，瓦片边缘处未进行构网，导 致相邻瓦片拼接处产生裂缝的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于DEM数据绘制三维 起伏模型的方法，包括：根据待绘制地理区域DEM数据的包围盒值 和预设瓦片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到的瓦片数量； 对所述DEM数据的包围盒值外延，使外延后的包围盒值的长度和宽 度均为N的倍数，以便于切割所述DEM数据得到的瓦片大小一致； 根据所述瓦片数量切割所述DEM数据，对切割得到的各个瓦片进行 赋值，使各个相邻瓦片的边界处值相同；利用赋值后的各个瓦片和所 述各个瓦片的名称，绘制所述待绘制的地理区域的三维起伏模型。

优选地，所述根据待绘制地理区域DEM数据的包围盒值和预设 瓦片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到的瓦片数量包括：

采集待绘制地理区域的高程图，利用所述高程图得到所述待绘制 地理区域的DEM数据；

根据所述DEM数据的包围盒值和预设瓦片切割大小N×N，计算 切割所述DEM数据得到瓦片数量。

优选地，所述对切割得到的各个瓦片进行赋值，使各个相邻瓦片 的边界处值相同包括：

分别对切割得到各个瓦片进行赋值；

将与当前瓦片左相邻的瓦片右边界值和所述当前瓦片的左边界 处值处设置为相同值；

将与当前瓦片右相邻的瓦片左边界值和所述当前瓦片的右边界 处值处设置为相同值；

将与当前瓦片上相邻的瓦片下边界值和所述当前瓦片的上边界 处值处设置为相同值；

将与当前瓦片下相邻的瓦片上边界值和所述当前瓦片的下边界 处值处设置为相同值。

优选地，所述将与当前瓦片右相邻的瓦片左边界值和所述当前瓦 片的右边界处值处设置为相同值包括：

所述当前瓦片的第一列编号为0,1,…,N-1；与所述当前瓦片右相邻 的瓦片的第一列编号为N,N+1,…,2*N-1；

与所述当前瓦片右相邻的瓦片第一列最后一个像元值 xLen+0*(xLen/(N-1))和所述当前瓦片第一列最前一个像元值 N-1+0*(xLen/(N-1))相同，从而使所述当前瓦片和所述与所述当前瓦片 右相邻的瓦片相邻边界处值一致；

其中，xStep＝xLen/(N-1)，(xLen，yLen)为所述当前瓦片对应的DEM 数据的取值范围，xStep为像元x像素步长。

优选地，所述利用赋值后的各个瓦片和所述各个瓦片的名称，绘 制所述待绘制的地理区域的三维起伏模型包括：

根据所述各个瓦片的大小，分别为各个瓦片分配N×N的内存空 间；

利用所述各个瓦片的名称，确定所述各个瓦片的空间位置；

根据所述各个瓦片的空间位置和分辨率信息，计算所述各个瓦片 分别对应的DEM数据的空间位置和区域范围；

根据所述各个瓦片对应的DEM数据的空间位置和区域范围，对 所述各个瓦片进行赋值；

利用赋值后的各个瓦片实现对所述待绘制的地理区域的三维起 伏模型的绘制。

本发明还提供了一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的装置， 包括：

计算模块，用于根据待绘制地理区域DEM数据的包围盒值和预 设瓦片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到的瓦片数量；

外延模块，用于对所述DEM数据的包围盒值外延，使外延后的 包围盒值的长度和宽度均为N的倍数，以便于切割所述DEM数据得 到的瓦片大小一致；

赋值模块，用于根据所述瓦片数量切割所述DEM数据，对切割 得到的各个瓦片进行赋值，使各个相邻瓦片的边界处值相同；

绘制模块，用于利用赋值后的各个瓦片和所述各个瓦片的名称， 绘制所述待绘制的地理区域的三维起伏模型。

优选地，所述计算模块具体用于：

采集待绘制地理区域的高程图，利用所述高程图得到所述待绘制 地理区域的DEM数据；

根据所述DEM数据的包围盒值和预设瓦片切割大小N×N，计算 切割所述DEM数据得到瓦片数量。

优选地，所述赋值模块具体用于：

分别对切割得到各个瓦片进行赋值；

将与当前瓦片左相邻的瓦片右边界值和所述当前瓦片的左边界 处值处设置为相同值；

将与当前瓦片右相邻的瓦片左边界值和所述当前瓦片的右边界 处值处设置为相同值；

将与当前瓦片上相邻的瓦片下边界值和所述当前瓦片的上边界 处值处设置为相同值；

将与当前瓦片下相邻的瓦片上边界值和所述当前瓦片的下边界 处值处设置为相同值。

本发明还提供了一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的设备， 包括：

存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程 序时实现上述一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法的步骤。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储 介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述 一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法的步骤。

本发明所提供的基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法，根据 待绘制地理区域DEM数据的包围盒值和预设瓦片切割大小N×N，计 算切割所述DEM数据得到的瓦片数量。为了使所述DEM数据切割后 的瓦片大小一致，对所述DEM数据的外包围盒值外延，使外延后的外包围盒值的长度和宽度均能被N整除。对于边界处不足N×N大小 的瓦片，进行相应的填充。对所述外包围盒值外延并确定切割所述DEM数据得到的瓦片数量后，对所述DEM数据进行切割。对切割得 到的各个瓦片进行赋值，使相邻瓦片的边界处值相同。利用赋值后的 各个瓦片和所述各个瓦片的名称，绘制所述待绘制的地理区域的三维 起伏模型。本发明解决了现有技术中由于利用瓦片内的顶点数据进行 构网，瓦片边缘处未进行构网，导致相邻瓦片拼接处产生裂缝的问题； 通过对所述各个瓦片进行赋值，消除相邻瓦片的边界处值存在的高程 值差，从而消除相邻瓦片间的裂缝。

相对应的，本发明所提供的基于DEM数据绘制三维起伏模型的 装置、设备和计算机可读存储介质，均具有上述有益效果。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将 对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易 见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普 通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附 图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法 的第一种具体实施例的流程图；

图2为DEM网格构网的示意图

图3为本发明所提供的基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法 的第二种具体实施例的流程图；

图4为本发明实施例提供的一种基于DEM数据绘制三维起伏模 型的装置的结构框图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的方 法、装置、设备以及计算机可读存储介质，通过对切割DEM数据得 到的瓦片进行赋值，是相邻瓦片的边界处值相同，消除了相邻瓦片间 的裂缝。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图 和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施 例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得 的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的基于DEM数据绘制三维起伏 模型的方法的第一种具体实施例的流程图；具体操作步骤如下：

步骤S101：根据待绘制地理区域DEM数据的包围盒值和预设瓦 片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到的瓦片数量；

所述DEM数据为数字高程模型数据。为了获取所述待绘制地理 区域的DEM数据，需要采集所述待绘制地理区域的高程图，利用所 述高程图得到所述待绘制地理区域的DEM数据。如图2所示，DEM 网格构网的示意图。

步骤S102：对所述DEM数据的包围盒值外延，使外延后的包围 盒值的长度和宽度均为N的倍数，以便于切割所述DEM数据得到的 瓦片大小一致；

步骤S103：根据所述瓦片数量切割所述DEM数据，对切割得到 的各个瓦片进行赋值，使各个相邻瓦片的边界处值相同；

步骤S104：利用赋值后的各个瓦片和所述各个瓦片的名称，绘制 所述待绘制的地理区域的三维起伏模型。

在本实施例中，为了解决瓦片边缘处未进行构网，导致相邻瓦片 拼接处产生裂缝的问题，对所述待绘制地理区域DEM数据依据预设 大小和数量进行切割后，得到各个瓦片。将所述各个瓦片中相邻瓦片 的边界处值设置为相同值，从而消除了相邻瓦片间的裂缝。

基于上述实施例，在本实施例中，当相邻的瓦片为左右相邻时， 使左瓦片的右边界处值和右瓦片的左边界处值设置为相同值。若相邻 的瓦片为上下相邻时，则将上瓦片的下边界处值和下瓦片的上边界处 值设置为相同值。请参考图3，图3为本发明所提供的基于DEM数据 绘制三维起伏模型的方法的第二种具体实施例的流程图；具体操作步 骤如下：

步骤S301：采集待绘制地理区域的高程图，利用所述高程图得到 所述待绘制地理区域的DEM数据；

步骤S302：根据所述DEM数据的包围盒值和预设瓦片切割大小 N×N，计算切割所述DEM数据得到瓦片数量；

步骤S303：对所述DEM数据的包围盒值外延，使外延后的包围 盒值的长度和宽度均为N的倍数，以便于切割所述DEM数据得到的 瓦片大小一致；

步骤S304：根据所述瓦片数量切割所述DEM数据，分别对切割 得到各个瓦片进行赋值；

步骤S305：分别判断当前瓦片的上、下、左、右四个边界是否存 在相邻瓦片；

步骤S306：若所述当前瓦片的右边界存在相邻瓦片，则将与当前 瓦片右相邻的瓦片左边界值和所述当前瓦片的右边界处值处设置为相 同值；

若所述当前瓦片的左边界存在相邻瓦片，则将与当前瓦片左相邻 的瓦片右边界值和所述当前瓦片的左边界处值处设置为相同值。若所 述当前瓦片的上边界存在相邻瓦片，则将与当前瓦片上相邻的瓦片下 边界值和所述当前瓦片的上边界处值处设置为相同值。若所述当前瓦 片的下边界存在相邻瓦片，则将与当前瓦片下相邻的瓦片上边界值和所述当前瓦片的下边界处值处设置为相同值。

步骤S307：利用赋值后的各个瓦片和所述各个瓦片的名称，绘制 所述待绘制的地理区域的三维起伏模型。

在本实施例中，根据所述各个瓦片的大小，为所述各个瓦片分配 N×N的内存空间。利用所述各个瓦片的名称，确定所述各个瓦片的 空间位置；从而根据所述各个瓦片的空间位置和分辨率信息，计算所 述各个瓦片分别对应的DEM数据的空间位置和区域范围；根据所述 各个瓦片对应的DEM数据的空间位置和区域范围，对所述各个瓦片 进行赋值。

若计算得到当前瓦片对应的DEM数据的空间位置(xStart，yStart)和区域范围 分别为(xLen，yLen)。计算得到像素步长(xStep，yStep)，在所述当前瓦片中任一个 像元A(x,y)，表示从当前的空间位置开始，跨越了x和y像素。所述像元A利 用与所述DEM数据对应的空间位置(xStep+x*xStep，yStep+y*yStep)获取相应值 进行赋值。传统影像处理方法为xStep＝xLen/N，yStep＝yLen/N。而本实施例中， xStep＝xLen/(N-1)，yStep＝yLen/(N-1)，从而使相邻瓦片的边界初值一致。以左右 相邻的瓦片为例，所述当前瓦片的第一列编号为0,1,…,N-1；与所述当前瓦片右 相邻的瓦片的第一列编号为N,N+1,…,2*N-1；

与所述当前瓦片右相邻的瓦片第一列最后一个像元值 xLen+0*(xLen/(N-1))和所述当前瓦片第一列最前一个像元值 N-1+0*(xLen/(N-1))相同，从而使所述当前瓦片和所述与所述当前瓦片 右相邻的瓦片相邻边界处值一致，消除了DEM裂缝的问题。

请参考图4，图4为本发明实施例提供的一种基于DEM数据绘制 三维起伏模型的装置的结构框图；具体装置可以包括：

计算模块100，用于根据待绘制地理区域DEM数据的包围盒值和 预设瓦片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到的瓦片数量；

外延模块200，用于对所述DEM数据的包围盒值外延，使外延后 的包围盒值的长度和宽度均为N的倍数，以便于切割所述DEM数据 得到的瓦片大小一致；

赋值模块300，用于根据所述瓦片数量切割所述DEM数据，对切 割得到的各个瓦片进行赋值，使各个相邻瓦片的边界处值相同；

绘制模块400，用于利用赋值后的各个瓦片和所述各个瓦片的名 称，绘制所述待绘制的地理区域的三维起伏模型。

本实施例的基于DEM数据绘制三维起伏模型的装置用于实现前 述的基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法，因此基于DEM数据绘 制三维起伏模型的装置中的具体实施方式可见前文中的基于DEM数 据绘制三维起伏模型的方法的实施例部分，例如，计算模块100，外 延模块200，赋值模块300，绘制模块400，分别用于实现上述基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法中步骤S101，S102，S103和S104， 所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此 不再赘述。

本发明具体实施例还提供了一种基于DEM数据绘制三维起伏模 型的设备，包括：存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行 所述计算机程序时实现上述一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的 方法的步骤。

本发明具体实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算 机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行 时实现上述一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法的步骤。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说 明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分 互相参见即可。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。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述 的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者 的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明 中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟 以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束 条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所 描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接 用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块 可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程 ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法、 装置、设备以及计算机可读存储介质进行了详细介绍。本文中应用了 具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明 只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技 术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以 对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要 求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法，其特征在于，包括：

根据待绘制地理区域DEM数据的包围盒值和预设瓦片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到的瓦片数量；

对所述DEM数据的包围盒值外延，使外延后的包围盒值的长度和宽度均为N的倍数，以便于切割所述DEM数据得到的瓦片大小一致；

根据所述瓦片数量切割所述DEM数据，对切割得到的各个瓦片进行赋值，使各个相邻瓦片的边界处值相同；

利用赋值后的各个瓦片和所述各个瓦片的名称，绘制所述待绘制的地理区域的三维起伏模型。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据待绘制地理区域DEM数据的包围盒值和预设瓦片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到的瓦片数量包括：

采集待绘制地理区域的高程图，利用所述高程图得到所述待绘制地理区域的DEM数据；

根据所述DEM数据的包围盒值和预设瓦片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到瓦片数量。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对切割得到的各个瓦片进行赋值，使各个相邻瓦片的边界处值相同包括：

分别对切割得到各个瓦片进行赋值；

将与当前瓦片左相邻的瓦片右边界值和所述当前瓦片的左边界处值处设置为相同值；

将与当前瓦片右相邻的瓦片左边界值和所述当前瓦片的右边界处值处设置为相同值；

将与当前瓦片上相邻的瓦片下边界值和所述当前瓦片的上边界处值处设置为相同值；

将与当前瓦片下相邻的瓦片上边界值和所述当前瓦片的下边界处值处设置为相同值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将与当前瓦片右相邻的瓦片左边界值和所述当前瓦片的右边界处值处设置为相同值包括：

所述当前瓦片的第一列编号为0,1,…,N-1；与所述当前瓦片右相邻的瓦片的第一列编号为N,N+1,…,2*N-1；

与所述当前瓦片右相邻的瓦片第一列最后一个像元值xLen+0*(xLen/(N-1))和所述当前瓦片第一列最前一个像元值N-1+0*(xLen/(N-1))相同，从而使所述当前瓦片和所述与所述当前瓦片右相邻的瓦片相邻边界处值一致；

其中，xStep＝xLen/(N-1)，(xLen，yLen)为所述当前瓦片对应的DEM数据的取值范围，xStep为像元x像素步长。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用赋值后的各个瓦片和所述各个瓦片的名称，绘制所述待绘制的地理区域的三维起伏模型包括：

根据所述各个瓦片的大小，分别为所述各个瓦片分配N×N的内存空间；

利用所述各个瓦片的名称，确定所述各个瓦片的空间位置；

根据所述各个瓦片的空间位置和分辨率信息，计算所述各个瓦片分别对应的DEM数据的空间位置和区域范围；

根据所述各个瓦片对应的DEM数据的空间位置和区域范围，对所述各个瓦片进行赋值；

利用赋值后的各个瓦片实现对所述待绘制的地理区域的三维起伏模型的绘制。

6.一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的装置，其特征在于，包括：

计算模块，用于根据待绘制地理区域DEM数据的包围盒值和预设瓦片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到的瓦片数量；

外延模块，用于对所述DEM数据的包围盒值外延，使外延后的包围盒值的长度和宽度均为N的倍数，以便于切割所述DEM数据得到的瓦片大小一致；

赋值模块，用于根据所述瓦片数量切割所述DEM数据，对切割得到的各个瓦片进行赋值，使各个相邻瓦片的边界处值相同；

绘制模块，用于利用赋值后的各个瓦片和所述各个瓦片的名称，绘制所述待绘制的地理区域的三维起伏模型。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述计算模块具体用于：

采集待绘制地理区域的高程图，利用所述高程图得到所述待绘制地理区域的DEM数据；

根据所述DEM数据的包围盒值和预设瓦片切割大小N×N，计算切割所述DEM数据得到瓦片数量。

8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述赋值模块具体用于：

分别对切割得到各个瓦片进行赋值；

将与当前瓦片左相邻的瓦片右边界值和所述当前瓦片的左边界处值处设置为相同值；

将与当前瓦片右相邻的瓦片左边界值和所述当前瓦片的右边界处值处设置为相同值；

将与当前瓦片上相邻的瓦片下边界值和所述当前瓦片的上边界处值处设置为相同值；

将与当前瓦片下相邻的瓦片上边界值和所述当前瓦片的下边界处值处设置为相同值。

9.一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的设备，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述一种基于DEM数据绘制三维起伏模型的方法的步骤。