如：从不同尺度结果DEM上提 取的分水线和汇水线存在一定的逻辑错位，不能保证相互间套合时的匹配关系。在传统的 人工地貌综合过程中，可以通过大脑抽象化思维，充分考虑到地貌要素类型、等级结构和空 间关系等语义特征，实现主要地貌要素保留、次要地物要素逐渐舍弃。而目前多尺度DEM重 构过程中，难以顾及地形特征层次结构性、相互空间约束关系，"取主舍次"的多尺度地貌表 达原则不易实现，从而制约了DEM多尺度地形建模实用化程度的有效提高。
[0010] 由此可见，系统评价DEM栅格单元在地形表达中的重要性程度，是重构DEM关键步 骤中取舍地形特征点的主要依据，是决定多尺度DEM构建效果的核心因素，是基于高精度DEM进行多尺度地形表达的基础。科学认识、系统量化DEM栅格单元在数字地形表达中的重 要性程度，对基于高精度DEM的多尺度地形表达具有非常重要的意义。而DEM栅格单元在 地形表达中的重要性程度，不仅仅与其所在的局部地形变化形式有关，同时与其所在地形 部位相联系，同样是局部地形起伏度较小的坡面点和平缓山脊点，在多尺度地形表达时前 者适宜于忽略而后者适宜于保留；进一步而言，所在地形部位类型相同的地形特征点，往往 对应于不同的地形层次，譬如主沟和支沟上的沟谷点，在多尺度地形表达中的重要性也明 显不同。
【发明内容】
[0011] 1.要解决的技术问题
[0012] 针对现有技术中存在多尺度DEM重构技术中难以顾及地形特征层次结构性、相互 空间约束关系，"取主舍次"的多尺度地貌表达原则不易实现，从而导致山峰削平、沟谷抬 升的现象，造成整体地貌骨架失真，尤其是浏览大范围地理场景不得已采用马赛克技术，严 重制约了DEM多尺度构建技术实用化程度的有效提高等问题，本发明核心技术思想是面向 全局地形区域，充分考虑到地貌要素类型、等级结构和空间关系等语义特征，从局部几何变 化形式和全局地形结构层次两方面相结合，对DHM点位在地表建模中的重要性进行综合度 量，获取DEM点位综合重要度指数TSI(TerrainSignificanceIndex)，在此基础上，建立重 构DEM目标尺度（比例尺或分辨率）大小与综合重要度指数TSI阈值之间的经验关系式， 通过设定阈值选用不同重要程度的地形特征点重构相应尺度的目标DEM。本发明提供了 一种顾及地形语义信息的多尺度DEM构建方法，该方法根据其选取地形特征点重构多尺度 DEM保持地形骨架特征、可以实现不同层次的多尺度DEM构建需要，服务于不同层次的多尺 度DEM应用需求。
[0013] 2?技术方案
[0014] 本发明的目的通过以下技术方案实现：顾及地形语义信息的多尺度DEM构建方 法，步骤包括：
[0015] 1)根据局部地形变化形式，应用微分几何原理对DEM点位几何重要度进行测度， 通过公式
【主权项】
1. 顾及地形语义信息的多尺度DEM构建方法，其特征在于步骤包括： 1) 根据局部地形变化形式，应用微分几何原理对DEM点位几何重要度进行测度，通过 公式
对计算DEM点位局部几何重要度TSI1(X;al;式中：0i是目标栅格单 元与相邻栅格单元法向量夹角，即通过目标栅格单元与相邻8个栅格单元法向量夹角均值 对局部重要度进行测度，并对整个样区内所有DEM点位局部几何重要度值统一进行归一化 处理； 2) 根据地形特征点类型与地形层次确定地形特征点语义重要度权重分配方案，计算 DEM点位全局语义重要度TSIgl()bal; 沟谷点和山脊点：将最小不分支的河流或山脊划为第1级，仅仅接纳第1级支流或山脊 的划为第2级，接纳1，2两级支流或山脊的属于第3级，依此类推对沟谷线和山脊线进行分 级；位于等级为1的沟谷或山脊上的点位全局重要度值设为1，然后等级每增加1，其全局重 要度值增加1 ; 沟沿线点和坡脚点：将所有位于沟沿线和坡脚线上的DEM栅格点位全局重要度均赋值 为1 ; 山顶点和鞍部点：确定山顶点与鞍部点全局语义重要度值时，考虑到它们与脊线点在 空间位置上具有重合性，将它们的全局重要度值另外赋值为1 ; 沟谷结点和脊线结点：考虑到其与沟谷点或山脊点具有位置重合性，将其所连接次级 沟谷点或山脊点级别数值的十分之一作为其附加的全局语义重要度值； 3. DEM点位综合重要度指数TSI测度与提取：针对所有DEM点位在提取局部几何重要 度TSI1(X;al和全局语义重要度TSIgl()bal的基础上，应用式TSI=TSI1(X;al+TSIgl()bal对DEM点位 综合重要度指数TSI测度与提取； 4)候选地形特征点的选取：根据比对法得到的重构目标DEM尺度大小与综合重要度指 数TSI阈值之间的对应关系来确定TSI阈值当地形为黄土丘陵沟壑区，提取综合重要度指 数TSI数据源为国家基本比例尺1:1万分辨率为5米的DEM数据，提取汇水线和分水线采用 的阈值为200,则构建与1:2. 5万地形图相对应的DEM时TSI阈值为0. 5 ;构建国家基本比 例尺1:5万DEM时TSI阈值为1. 0;构建与1:10万地形图相对应的DEM时TSI阈值为2. 0; 构建国家基本比例尺1:25万DEM时TSI阈值为5. 0 ;进而通过选用的综合重要度指数TSI 阈值，提取相应数量的候选地形特征点，用来重构目标尺度DEM ; 5) 应用常规的DEM构建技术流程，使用提取的候选地形特征点完成目标尺度的DEM构 建，即根据地形简化效率对候选地形特征进行疏化处理；然后使用保留的地形特征点加入 地形特征线构建约束不规则三角网，在此基础上进行空间插值完成目标尺度构建DEM。
2. 根据权利要求1所述的顾及地形语义信息的多尺度DEM构建方法，其特征在于步骤 1)所述的DEM为国家测绘部门生产的基本比例尺5m或25m分辨率DEM或者是通过地面或 机载激光雷达点云生成的栅格DEM。
3. 根据权利要求1所述的顾及地形语义信息的多尺度DEM构建方法，其特征在于步骤 4)确定综合重要度指数TSI与DEM目标尺度经验关系式时采用高程中误差数值分析法和等 高线结构套合法确定综合重要度指数TSI阈值。
4. 根据权利要求1所述的顾及地形语义信息的多尺度DEM构建方法，其特征在于步骤 5)中所述的空间插值采用反距离插值或自然邻点插值法。
【专利摘要】本发明公开了一种顾及地形语义信息的多尺度DEM构建方法，步骤包括：对DEM点位局部重要度进行计算DEM点位局部几何重要度TSIlocal；根据地形特征点类型与地形层次结构确定地形特征点语义重要度权重分配方案，计算DEM点位全局语义重要度TSIglobal；DEM点位综合重要度指数TSI测度与提取；根据比对法得到的重构目标DEM尺度大小与综合重要度指数TSI阈值之间的对应关系来确定TSI阈值；候选地形特征点的选取；进行空间插值完成目标尺度构建DEM。本发明通过高等级主要地貌要素优先保留、次要级别地物要素逐渐舍弃，可以保持不同尺度条件下的地形骨架特征，有利于维护多尺度DEM构建结果及其应用的一致性，有效提高多尺度DEM构建技术的实用效果，从而满足社会不同层次的多尺度DEM应用需求。
【IPC分类】G06T17-05
【公开号】CN104574512
【申请号】CN201410836988
【发明人】董有福, 汤国安
【申请人】董有福, 汤国安
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2014年12月29日