基于城市竖向规划的建筑地物分层dem模型制作方法
【专利摘要】本研究涉及一种基于城市竖向规划的建筑地物分层DEM模型制作方法，通过二维地图里等高线和控制点提供的地形的高程信息和建筑物的地理位置，几何形状来构建建筑地物DEM模型，能更直接的显示建筑地物的三维模型，增加地物显示的真实性。以城市建筑底部特征值作为基准点及各DEM网格点平面坐标构建建筑底部表面三角网格，通过分块线性内插法和加权平均法求得DEM中建筑物底面的待定点的高程，利用建筑各点的高度值求得建筑侧面表面DEM，采用Delaunay三角剖分的原理建立建筑顶面表面DEM，从而建立一个完整的建筑地物DEM模型，从而克服了传统地形中等高线对建筑地物的描述，能更精确的表现城市建筑三维立体特征，从而满足城市规划设计的要求。
【专利说明】基于城市竖向规划的建筑地物分层DEM模型制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于城市竖向规划的建筑地物分层DEM模型制作方法，属于市政工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]数字高程模型(DEM)是构建地形环境的重要技术之一，其精度不仅影响到地形可视化的效果，而且能制约着地形分析与决策的可信度。随着现代测绘技术的发展，地形建模的应用越来越广泛。因此，如何能准确地进行区域的DEM建模成为地形仿真技术的难点。
[0003]利用DEM建模技术表现城市建筑三维立体特征，在三维数字城市进程中起着关键三维作用，对实际取得的地形的基础数据进行DEM网格化处理，利用高程信息空间分布来表达三维向量序列，利用插值方法得到高精度的城市建筑的数据库，以此代替传统地形中等高线对地形的描述，从而影响到地形建模、地形分析以及其他地学应用结果。
【发明内容】
[0004]针对上述问题 ，为了可以进行比较可靠地城市建筑空间分析计算问题。本发明涉及一种基于城市竖向规划的建筑地物分层DEM模型制作方法，用来建立一个城市建筑三维地理信息系统。
[0005]通过城市建筑特征值的采集，构建建筑底部表面三角网格，利用分块线性差分法和加权平均法结合进行高程点插值，通过建筑各点的高度值求得建筑侧面表面DEM，采用Delaunay三角剖分的原理建立建筑顶面表面DEM，从而建立一个完整的建筑地物DEM模型。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]一种基于城市竖向规划的建筑地物分层DHM模型制作方法，所述方法具体步骤如下:
[0008]( I)城市建筑特征点的采集
[0009]为了准确反映地形，可根据地形特征进行选择性采样，通过3*3的网格，利用中心网格点与邻近8个网格点的关系来判断样本的获取，即在建筑物局部区域内利用X，y方向
关于z方向的二阶导数正负大小来判断，利用差分的方法得到
【权利要求】
1.一种基于城市竖向规划的建筑地物分层DEM模型制作方法,其特征在于:所述方法具体步骤如下: (1)城市建筑特征点的采集 为了准确反映地形，可根据地形特征进行选择性采样，通过3*3的网格，利用中心网格点与邻近8个网格点的关系来判断样本的获取，即在建筑物局部区域内利用X，y方向关于Z方向的二阶导数正负大小来判断，利用差分的方法得到a2z/axz和a2z/axz，且a2z/ayz = 0，则为平地a2z/axz> O且a2z/axz，> 0，则为此局部区域海拔最高的点，若g < O且0 < O,为此局部区域海拔最低的点，若a2z/axz< ο且a2z/axz， O,或a2z/axz > ο且a2z/axz，.< O,则指两正交方向上，一方凹陷，
另一方凸起，若a2z/axz < ο且a2z/axz，= ο或a2z/axz =O且a2z/axz，< ο则j指两正交方向上，一方凹陷，另一方没凹凸变化，若a2z/axz > β且a2z/axz，= O或a2z/axz > O且a2z/axz， < O则指两正交方向上，一方凸起，另一方没凹凸变化；选出地形凸凹不一的特征值点作为基准点，或者为了能提高精度，多采集一些点的实际高程值，下文中简称为副基准点进行待定点高程推求的依据； (2)确定城市建筑底部的基准高程 (2.1)构建建筑底部表面三角网格 由于三角形划分区域的灵活性大，能以较少的数据来表达较复杂的地形表面，并且此方法容易解决数据间不协调的问题，选择三角形来划分建筑底部表面，根据(I)中选出的特征点，建立底部表面“骨架模型”，以这些特征点为基准点，计算副基准点与基准点的指向，距离，夹角，并按升序排列，分别连接基准点与副基准点，形成扇形三角形，采用LOP算法优化各三角形，判断具有公共边的两个三角形组成的四边形，如果其中任意一个三角形的外接圆包含另一三角形除公顶点外的第三顶点，则交换公共边从而形成由一系列相互连接且不相交的三角形面片连接而成的规格空间网格结构； (2.2)内插法建立底部表面DEM DEM内插是基于地形变化的连续光滑性，通过若干参考点的高程值来推求待定点上的高程值；由于实际地形的复杂性，整个地形不能用一个多项式来拟合，而采用分块内插的方法较宜；分块的大小通过地形的复杂程度和分布密度来区分，一般相邻两块间有一定的重叠部分，以确保分块函数的连续性；采用线性内插法来确定待定点的高程，使用步骤(2.1)得到的三角形顶点的坐标值N1(x1, y1, z1),N2(x2, y2, z2), ,N3(x3, y3, z3),求得内插点的高程值，假设所求的函数形式是:z=a0+a1;!<x+a2;!<y 参数％，B1, B2的值分别通过已知的顶点坐标值来求得，即
【文档编号】G06T17/05GK103927788SQ201410149021
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月14日 优先权日:2014年4月14日
【发明者】周玉文, 唐颖, 刘畅, 赵见, 刘子龙, 王宏利 申请人:北京工业大学