基于数据库的任意区域DEM拼接与裁剪

基于数据库的任意区域DEM拼接与裁剪 基于数据库的任意区域DEM拼接与裁剪 测绘通报2007年第1期 文章编号:0494—0911(2007)01—0068—03中图分类号:P208文献标识码:B 基于数据库的任意区域DEM拼接与裁剪 郑浩 (西安测绘研究所,陕西西安710054) TheMosaicandCuttingoutofDEMforArbitraryAreaBasedonDatabase ZHENGHao 摘要:随着地理信息技术的发展,人们期望在数字地图产品的应用中能够突破以图幅为单位的管理机制,实现对数字地图产品的 自动拼接和裁剪,实现对3维可视场的无级缩放和无缝漫游等功能.而要实现这些功能,基于数据库的任意区域的拼接和裁剪技 术实现是其中的关键.仅针对DEM的拼接和裁剪 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 进行一些粗浅的尝试,提出基于数据库的任意区域DEM拼接与裁剪的实 现思路和具体过程,以及针对不规则三角网(TIN)的裁剪方法. 关键词:数字高程模型(DEM);不规则三角网(TIN);内插;GIS -?'?-J-- 一 ,刖昌 众所周知,我国已经完成数字地图产品(4D产 品)的数据库存储和管理,但是绝大部分的数字地图 产品是以图幅为单元进行存储和处理的.随着地理 信息技术的发展,人们期望在数字地图产品的应用 中能够突破以图幅为单位的管理机制,实现对数字 地图产品的自动拼接和裁剪,实现对3维可视场的 无级缩放和无缝漫游等功能.而要实现这些功能, 基于数据库的任意区域DEM拼接和裁剪是关键技 术.本文仅针对DEM的拼接和裁剪方法进行一些 粗浅的尝试,提出基于数据库的任意区域DEM拼 接与裁剪的实现思想和具体过程,以及针对不规则 三角网(TIN)的裁剪方法. 二,基于数据库的任意区域DEM拼接 与裁剪 首先,将数据库中的已有的按图幅存储的DEM 数据按四角经纬度坐标显示在一张背景地图上(本 文只在中国背景图中做了一点尝试),用户在显示的 数据中,选择拼接和裁剪区域,然后进行DEM数据 的拼接,磨光,裁剪等操作,完成任意区域DEM的 拼接和裁剪.具体的实现过程见图1. 1.调用数据库图幅信息计算图幅的经纬度 在数据库中有时候存储了图幅的经纬度信息, 有时只知道图幅编号,这时就需要通过图幅信息计 算出该图幅四个角的经纬度坐标,在背景图中画出 图幅的范围.具体方法如下: 调用数据库图幅信息计算图幅的经纬度l ' 在背景图中显示所有图幅信息 t 利用矩形或多边形选取所需区域的大小 ? 计算矩形或多边形的顶点经纬坐标 ? 在数据库中找出与该区域相交的所有图幅 ? 合并相交图幅的DEM数据 一 对图幅边缘进行磨光 ? 裁剪出所选区域的DEM数据 图1基于数据库的任意区域的DEM裁剪与 拼接流程 已知所选背景图的左下角经纬度和右上角经 纬度: 左下角经纬度坐标是:经度——64.;纬度—— 16.. 右上角经纬度坐标是:经度——80.;纬度—— 40.. 那么,当鼠标在背景图中移动时,鼠标所在点的 经纬度坐标是: 收稿日期:2005.10—12 作者简介:郑浩(1977一),男,陕西三原人,工程师,主要从事遥感,数据库系统开发及 应用工作. 2007年第1期测绘通报69 经度:64+(/WorldPic.Width)*80 纬度:16+(1一v/WorldPic.Height)*40 ,Y分别是鼠标在背景图中的屏幕坐标, WorldPic.Width,WorldPic.Heigh分别是背景图的 宽度和高度. 2.在背景图中显示所有图幅信息 将数据库中所有的图幅信息显示在背景图中, 方便用户对数据库中的数据一目了然.因为背景图 显示在屏幕中是像素坐标,所以要在背景图中显示 所有图幅信息,首先要将计算图幅的经纬度转化为 像素坐标. 具体方法为: 左上角经度像素坐标:WorldPic.Width*(左上 角经度一64)/80 左上角纬度像素坐标:WorldPic.Height*[1一 (左上角纬度一16)/40] 左下角经度像素坐标:WorldPic.Width*(左下 角经度一64)/80) 左下角纬度像素坐标:WorldPic.Height*[1一 (左下角纬度一16)/40] 相应的右下角经纬度像素坐标方法同上.将图 幅的像素坐标画到背景图上,具体方法略. 背景图上红色区域就是显示的9幅相邻的 DEM数据,利用放大功能可看得更清楚. 3.选择拼接裁剪区域,选取与该区域相交的 图幅 背景图中工具条上有矩形框和多边形框,用户通 过它们选择区域,计算区域顶点的经纬度坐标,利用 数据库的查询方法查询出所选区域的所有图幅信息. 4.合并相交图幅的DEM数据 本文对相邻图幅的拼接主要采用了投影变换的 方法.如图2所示,即以左下图幅为基准,向右延伸 一 个图幅大小的范围,采用二元三次多项式逼近的 方法. 图2相邻图幅DEM拼接 =口00+R10+口0lY+口202+口lly+口02y2+ 口30戈3+口 2lX 2Y+口l2xy2+口03Y3 y=b00+6l0+bolY+62o2+bl1xy+bo2y2+ b3ox+62lX2Y+bl2xy+bo3y 在图变换前的区域和变换后的区域中各选至少 10个同名点进行线性方程组的求解,算出方程组系 数后即可进行区域问的投影变换.当然,如果要求 精度很高,则可选取多于l0个同名点,并组成最小 二乘法的条件式进行方程系数的求解.这样,在经 过投影变换后,得到了新的轮廓范围和格网步长. 5.对图幅边缘进行磨光处理 每幅图的DEM是独立生成的,且每幅图的数 字化过程中还存在一定差异,导致拼接后的DEM 数据在图幅边缘处可能产生一定的跳跃,使地形出 现失真现象(图3),这就需要进行图幅边缘的磨光 处理. 图3相邻图幅DEM边缘处理 二次磨光样条函数具有较好的逼近性,凹凸性 和相切性,故选择它作为DEM的边缘磨光函数. 对给定区间[口,b]上的均匀划分P,P:口=0 <l<X2<…<n—l<n=b =X0+,(=0,1,…,几) h=fb一口)/n 函数厂()在0,l,2,…,一1,上分别取 值为Yo,Yl,Y2,…,Y一l,Y. 其中,(,yi)(i=0,1,…,n)称为型值点,Y称为 型值,则二次磨光样条函数为 ():?y():?y(卜):i=0=0 yi+yi+1—2yj+yj一1/8 式中,为磨光函数. 利用该公式对图幅边缘的跳跃部分进行磨光后,可 有效避免地形失真现象. 6.裁剪出所选区域的DEM数据 已经将所选区域的相邻图幅的DEM数据进行 了合并,其数据范围比所选区域的DEM数据范围 大.裁剪的方法是读取该DEM数据的头文件中的 左下角点坐标和行列数,进行平面坐标计算,计算出 所选区域内的DEM数据,重新写入新的DEM数据 文件.至此,DEM数据的拼接和裁剪工作完成. 70测绘通报2007年第1期 三,TIN的裁剪 在对地形进行剪裁时,用数字高程模型 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示地 形,用封闭的多边形表示裁剪区域.首先利用DEM 数据生成一个规则的三角网,将多边形的边依次加 入到既有三角网中,然后在三角网中删除位于多边 形内的面,从而达到对地形裁剪的目的. 当将边加入到数字高程模型中时,采用如下的 算法:首先找出要加入的直线段与数字高程模型中 各边的交点,然后在该线段所穿过的格中生成规则 的三角网,将这些交点及线段的两个端点加入到规 则的三角网中.其方法是先找出要加入点P所在 的aRST(图4),如点P落在aRST中,则将P点 与,s,三点相连即可;而当点P落在aRST中 的某一边上时(设该边为RS),再找出与RS相邻的 ARSW,连接PT和PW即可. 图4在三角形中加入点 在按上述方法将裁剪多边形加入到三角网后, 即可删除多边形中所包含的三角形.判断三角形是 否落在多边形中时,只要判断该三角形的重心是否 落在该多边形中即可. 由上述算法可知,一旦将多边形加入到规则三 角网中后,规则三角网又将变成不规则的三角网,如 (上接第50页) l4JINGENSANDH,SCHULZT.TerrestrischePrgzisions- Laserscanner[A].13InternationaleGeo&itischeWoche Obergurgl2005,20.bis26.Februar2005[C].[S.1_]: lS.n.J,2005. 15JSCHULZT.TerrestrischesLaserscanningundSeineAn wendungeninderIngenieurvermessung[A].Inge— nieurvermessung2004,14thInternationalConferenceon Engineeringsure)ri"gZiirich,15.一19.Marz2004[C]. [s.1.]:[s.n.],2004. [6]范海英,等.Cyra3维激光扫描系统的工程应用研究 [J].矿山测量,2004,(9). 17JTHIESM,ASCHOFFT,SPIECKERH.Terrestrische 何对三角网进行管理将是一个重要的问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 .对此采 用了分治算法,首先将裁剪区域离散到DEM的每 一 个小方格中,然后在每一个小方格中按上述方法 修改地形3维模型. 将裁剪区域离散到DEM的每一个小方格中, 其实质是要找出落在每一个小方格中区域的边界. 首先利用DEM中格网的垂直线将地面划分为若干 列,将裁剪区域离散到列中;其次是利用DEM中的 水平线将每一列又划分为若干格,再将列中所含边 界离散到格中. 四,结束语 数字地形模型由于其具有形象而逼真的仿真效 果而越来越受到重视,而数字地图产品的无级缩放和 无缝漫游是GIS领域对图形在维数上从2维向3维 的扩展.因此,数字地图产品在今后的应用中前景将 非常的广阔.文中仅针对DEM的拼接和裁剪方法进 行了一些粗浅的尝试,提出了基于数据库的任意区域 DEM拼接与裁剪的实现思想和具体过程,以及针对 不规则三角网(TIN)的裁剪方法.当然,要进一步应 用到实践当中,还需要做一定的工作. 参考文献: [I]钱海忠,武芳,魏海平.跨图幅任意区域DEM裁剪 功能的实现[J].解放军测绘学院,2002,19(2). [2]蒋红斐.DEM快速构建及地形裁剪算法的研究[J]. 华中科技大学(自然科学版),2002,30(9). [3]易思蓉,刘国样.大型带状DEM的构建及其快速检索 方法研究[J].铁路航测,2000,(4). [4]邓小军,郑小梅.基于AO的分幅等高线智能化接边 处理方法的研究[J].四川测绘,2004,27(2). LaserscannerimForst[J].AFZ—DerWald,2003,(22): 1126.1129. [8]GRIMM.PITZINGERA,RUDIGS.Laserscannerfiir flachenhafteDeformationsanalyse[A].13Internation— aleGeod~itischeWocheObergurgl2005,20.bis26. 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