CN112465973A - 一种用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于三维地质建模技术领域，具体涉及一种用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法。本发明包括以下实施步骤：步骤1：提取某矿床的数字高程模型；步骤2：将步骤1中的数字高程模型转化为数字地面模型；步骤3：制作对应研究区数字地面模型的影像；步骤4：将三维地形模型与栅格数据进行叠合。本发明能够解决DTM与贴图的分辨率匹配度问题，提高DTM与栅格图像叠合的光滑程度，增强真实显示效果。
Description
技术领域
本发明属于三维地质建模技术领域，具体涉及一种用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法。
背景技术
地形可视化概念在20世纪60年代后逐渐形成，其目的是运用可视化技术表达地表空间信息，使原本不可见的地表结构和属性可视化。数字地面模型(DTM)，是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数据阵列。这种不规则曲面常用TIN(Triangular IrregularNetworks)表达，即用一组相邻但不重叠的不规则三角形平面片构成的网络来表达不规则曲面。利用软件可以使建立起来的数字地面模型通过三角网颜色渲染和光照亮度达到一定高程三维显示效果，但是无法形象地表达地貌和地质情景。利用3DMINE贴图功能可以将对应的遥感影像和地质图“贴附”在生成的地形模型上，达到真实显示地表三维立体模型的效果。但是在实际操作过程中，总会出现栅格数据和地表三维立体模型贴合不紧密、覆盖不完善的问题，不能很好的表达地表的三维效果。因此，如何使栅格数据完美贴合DTM的技术至关重要。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，解决DTM与贴图的分辨率匹配度问题，提高DTM与栅格图像叠合的光滑程度，增强真实显示效果。
本发明采用的技术方案：
一种用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，包括以下实施步骤：
步骤1：提取某矿床的数字高程模型；步骤2：将步骤1中的数字高程模型转化为数字地面模型；步骤3：制作对应研究区数字地面模型的影像；步骤4：将数字地面模型与栅格数据进行叠合。
所述步骤1中，收集获取相对应分辨率的测量点，用来表达地表起伏状况。
所述步骤2中，通过泰森多边形算法将数字高程模型转化成数字地面模型。
所述泰森多边形算法，就是将分布在平面区域上的一组离散点用直线分割，使每个离散点都包含在一个多边形之内。
进行分割的规则是：每个多边形内只包含一个离散点Pi，而且包含离散点Pi的多边形中的任意一点Q到Pi的距离都小于Q点到任一其他离散点Pj的距离；把每两个相邻的泰森多边形中的离散点用直线连接后生成的三角形称为泰森多边形的直线对偶，又称为Delaunay三角形。
所述步骤3中，通过航空拍摄获取研究区的影像，获取到的影像裁剪成对应研究区大小的JPG格式图片。
所述步骤4中，用步骤3生成的影像上的参考点和控制点建立对应关系，将影像平移、旋转和缩放，定位到给定的平面坐标系统中去，使影像的每一个像元都具有真实的实地坐标，具有可测量性。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明提供一种用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，解决了图片空间分辨率与地形三角网最小边长之间的关系；
(2)本发明提供一种用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，解决了不知如何确定贴图用JPG格式的栅格数据图片空间分辨率的问题，达到快速确定图片空间分辨率，使地表三维立体模型具有更真实的显示效果。
附图说明
图1实施步骤及流程图
图2数字高程模型图
图3数字地面模型图
图4数字地面模型的三角网
图5低分辨率、高分辨率栅格数据贴图效果对比图
图6遥感影像图显示
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法作进一步详细说明。
如图1所示，以某矿床数字地面模型真实显示实施实例，本发明提供的一种用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，包括以下实施步骤：
步骤S1：提取某矿床的数字高程模型(DEM)；
根据研究目标和要求的精度，收集获取相对应分辨率的测量点，用来表达地表起伏状况。
本实施例中，该矿床地表收集的数据是1:10000的测量点，用来表达地表起伏状况，如图2所示。
步骤S2：将数字高程模型转化为数字地面模型；
如图3所示，将数字高程模型转化成数字地面模型，采用了泰森多边形算法，就是将分布在平面区域上的一组离散点用直线分割，使每个离散点都包含在一个多边形之内。进行分割的规则是：每个多边形内只包含一个离散点，而且包含离散点Pi的多边形中的任意一点Q到Pi的距离都小于Q点到任一其他离散点Pj(j≠i)的距离。把每两个相邻的泰森多边形中的离散点用直线连接后生成的三角形称为泰森多边形的直线对偶，又称为Delaunay三角形。其特点是：每个Delaunay三角形的外界园内不包含其他离散点，而且三角形的最小内角达到最大值。这种不规则曲面常用TIN(Triangular Irregular Networks)表达如图4所示，在TIN模型中，每个三角形由3条线段形成，每个线段由2个端点形成，点是最基本的图元单位。网格越小，地形模型的精度越高，但是，这一精度需要结合自己计算机的实际来确定。经过对三角网边长的统计，这一地表不规则三角形平面片最小边长为5米。
步骤S3：制作对应研究区数字地面模型的影像；
研究区的影像通过航空拍摄获取，获取到的影像裁剪成对应研究区大小的JPG格式图片。
地形三角网最小边长为像元边长的2-3倍，效果较好。
这一示例最小边长5米，以3倍为例，像元边长就是1.7米。图片的空间分辨率就是1.7米。如果图片的空间分辨率比1.7米高，可以用重采样功能减小空间分辨率，以达到减少图片大小的目的。重采样是指根据一类像元的信息内插出另一类像元信息的过程。图像重采样主要有三种方法，即最邻近法、双线性内插法和三次卷积内插法。最邻近法，是针对二维图像“取待采样点周围4个相邻像素点中距离最近的1个邻点的灰度值作为该点的灰度值”，该方法计算简单，但是由于仅用对该采样点影响最大的像素的灰度值作为该点的值，而没有考虑其他相邻像素的影响，因此重采样后图像灰度值有明显不连续性，且图像像质损失较大。双线性内插法，是“利用周围4个邻点的灰度值在两个方向上作线性内插以得到待采样点的灰度值”，即根据待采样点与相邻点的距离确定相应的权重计算出待采样点的灰度值。该方法是对最近邻点法的一种改进，基本克服了前者灰度不连续的缺点，但其代价是计算量有所增大。由于该方法仅考虑四个直接邻点灰度值的影响，而未考虑各邻点间灰度值变化率的影响，因此缩放后图像高频分量受到损失，图像的轮廓变得较模糊，而产生图像质量退化与精度降低的问题。立方卷积法，不仅考虑到4个直接邻点灰度值的影响，还考虑到各邻点间灰度值变化率的影响，即在待采样点周围更大邻域内像素的灰度值作三次插值，与双线性内插法相比，求得的待采样点灰度值更接近原值。此方法是三种方法中最好的，但也是计算量最大的。在遥感中，重采样是从高分辨率遥感影像中提取出低分辨率影像的过程。如果图片的空间分辨率比1.7米低，图片贴到图上就会不清晰。这种方法能用三角形最小边长，通过2-3倍的关系，求得图片空间分辨率。
步骤S4：将数字地面模型与栅格数据进行叠合；
利用3DMINE软件“贴图”功能，即地理配准，用步骤3生成的影像上的参考点和控制点建立对应关系，将影像平移、旋转和缩放，定位到给定的平面坐标系统中去，使影像的每一个像元都具有真实的实地坐标，具有可测量性。将JPG格式的影像图叠合在数字地面模型上，生成具有丰富地形地貌信息的真实三维立体模型如图5所示。
最后将合适空间分辨率的JPG格式的影像图叠合在三维地形模型上，生成具有丰富地形地貌信息的真实三维立体模型如图6所示。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应该涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，其特征在于：包括以下实施步骤：
步骤(1)：提取某矿床的数字高程模型；步骤(2)：将步骤(1)中的数字高程模型转化为数字地面模型；步骤(3)：制作对应研究区数字地面模型的影像；步骤(4)：将数字地面模型与栅格数据进行叠合。
2.根据权利要求1所述的用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，其特征在于：所述步骤(1)中，收集获取相对应分辨率的测量点，用来表达地表起伏状况。
3.根据权利要求1所述的用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，其特征在于：所述步骤(2)中，通过泰森多边形算法将数字高程模型转化成数字地面模型。
4.根据权利要求3所述的用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，其特征在于：所述泰森多边形算法，就是将分布在平面区域上的一组离散点用直线分割，使每个离散点都包含在一个多边形之内。
5.根据权利要求4所述的用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，其特征在于：进行分割的规则是：每个多边形内只包含一个离散点Pi，而且包含离散点Pi的多边形中的任意一点Q到Pi的距离都小于Q点到任一其他离散点Pj的距离；把每两个相邻的泰森多边形中的离散点用直线连接后生成的三角形称为泰森多边形的直线对偶，又称为Delaunay三角形。
6.根据权利要求5所述的用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，其特征在于：所述步骤(3)中，通过航空拍摄获取研究区的影像，获取到的影像裁剪成对应研究区大小的JPG格式图片。
7.根据权利要求6所述的用于数字地面模型的高精度仿真贴图技术方法，其特征在于：所述步骤(4)中，用步骤(3)生成的影像上的参考点和控制点建立对应关系，将影像平移、旋转和缩放，定位到给定的平面坐标系统中去，使影像的每一个像元都具有真实的实地坐标，具有可测量性。
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|---|---|---|---|---|
| CN114063616A (zh) * | 2021-11-11 | 2022-02-18 | 深圳市城市公共安全技术研究院有限公司 | 基于三维激光扫描探测规划林区路径的方法及装置 |
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