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专利号: 2019105479829
申请人: 南京泛在地理信息产业研究院有限公司
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-08-18
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种水平构造地貌实体的三维模型构建方法,其特征在于该方法包括:(1)将水平构造地貌的面状地层图层中所有面状地层转换成地层界线;

(2)根据地层界线的轮廓外接矩形,将每个地层界线分为4段,存储到对应的地层界线分段集合中;

(3)获取一个地层界线,基于该地层界线的分段集合采用反距离加权插值算法对该地层界线包围的区域A进行分区处理,生成三个区域A1、A2、A3;

(4)基于Morphing四边插值算法,生成A2区域的层面插值点集合MPts;

(5)基于反距离加权插值算法,生成A1、A3区域的层面插值点集APts;

(6)基于层面插值点集合MPts和APts,以区域A为约束,采用不规则三角网构建方法,构建地层层面TIN模型;

(7)循环执行步骤(3)-(6),直至完成所有地层界线的处理;

(8)以水平构造地貌的面状地层覆盖区域为约束,以其范围内的等高线为数据源,利用不规则三角网构建方法,逐个构建地层侧面TIN模型;

(9)将各个地层的上、下层面和侧面TIN模型转换为OBJ三维模型,缝合后得到水平构造地貌实体的三维模型。

2.根据权利要求1所述的水平构造地貌实体的三维模型构建方法,其特征在于步骤(1)具体包括:(1-1)获取水平构造地貌的面状地层图层数据,将其中的面状地层保存至面状要素集合SPolypon={Spgi1|i1=0,1,…,m-1},其中,Spgi1表示第i1个面状地层,m为面状地层的个数;

(1-2)将面状要素集合SPolypon中所有的面状地层转换为地层界线,并保存至集合SPolyline={Spli2|i2=0,1,…,n-1},其中,Spli2表示第i2个地层界线,n为地层界线的个数,且n=m+1。

3.根据权利要求1所述的水平构造地貌实体的三维模型构建方法,其特征在于步骤(2)具体包括:(2-1)获取任意一个地层界线Spli2,计算其轮廓外接矩形的四个顶点以及外接矩形宽度width和高度height,并将四个顶点保存至顶点集合VP={vpj|j=0,1,2,3};

(2-2)基于设定距离系数r,根据外接矩形宽度width计算得到距离d:d=r*width;

(2-3)基于外接矩形两个短边y1、y2和距离d,在矩形内分别生成与矩形短边平行且与短边距离为d的两平行线y11和y22;

(2-4)分别获取直线y11、y22与外接矩形两个长边y3、y4的交点,并保存至交点集合IP={ipj|j=0,1,2,3};

(2-5)将地层界线Spli2离散为点集,并计算各点的高程,将其保存至离散点集合StraPtsi2;

(2-6)遍历StraPtsi2,找到距离集合IP中各点最近的点作为特征点,并保存至特征点集合FP={fpj|j=0,1,2,3},其中,fpj是第j个特征点;

(2-7)以点fp0为StraPtsi2的首点,对StraPtsi2中所有的点按顺时针方向重新排序;

(2-8)根据特征点集合FP中的点fp1、fp2、fp3,将离散点集合StraPtsi2划分为四个离散点子集合,将每个子集合中所有的离散点组合成一个线段,并保存至地层界线分段集合InitialLinei2={inli2,j|j=0,1,2,3},其中,inli2,j表示根据地层界线Spli2得到的第j个地层界线分段;

(2-9)重复(2-1)-(2-8),直到处理完所有的地层界线。

4.根据权利要求1所述的水平构造地貌实体的三维模型构建方法,其特征在于步骤(3)具体包括:(3-1)获取一个地层界线Spli2,从其对应的地层界线分段集合InitialLinei2中读取的一个分段inli2,k,连接分段inli2,k的点集中的首末点生成一条辅助线段agli2,k,其中,k=2,

3;

(3-2)在辅助线段agli2,k上,基于预设步长R1进行点的加密处理,并保存至辅助点集合AgPtListi2,k={aptli3(x,y,z)|i3=0,1,…,N1},其中,aptli3(x,y,z)表示第i3个辅助点的坐标,N1为辅助点个数;

(3-3)获取集合AgPtListi2,k中一个点aptli3,并在地层界线分段inli2,k的点集中找到纵坐标与aptli3纵坐标的绝对值差值小于阈值nd的点,保存至集合IDWPts={iptsi4|i4=0,

1,…,w},其中,w为集合中点的个数;

(3-4)根据点集IDWPts,利用反距离权重插值方法,计算aptli3的高程z(x,y):式中, 表示权重系数, 表示距离,x,y,z分

别表示aptli3的横坐标、纵坐标和高程,zi4(xi4,yi4)表示点集IDWPTs中iptsi4在横、纵坐标为(xi4,yi4)的点的高程;

(3-5)循环步骤(3-3)-(3-4),直至处理完AgPtListi2,k中所有的点;

(3-6)将地层界线分段inli2,k所对应的辅助线段agli2,k保存至辅助线段集合AssignLinei2中;

(3-7)利用地层界线分段集合InitialLinei2和辅助线段集合AssignLinei2将地层界线Spli2包围的区域A划分为三个区域,依次标记为A1、A2、A3;

(3-8)重复步骤(3-1)-(3-7),直到完成所有地层界线的处理。

5.根据权利要求4所述的水平构造地貌实体的三维模型构建方法,其特征在于步骤(4)具体包括:(4-1)将地层界线Spli2对应的地层界线分段集合InitialLinei2中的初始线段inli2,0、inli2,1分别标记为起始约束界线SRC、目标约束界线DEST,将辅助线段集合AssignLinei2中的辅助线段agli2,2、agli2,3分别标记为首约束界线FC、末约束界线LC;

(4-2)根据设置的四条约束界线的形态特征,利用Morphing四边描述法生成A2区域的层面插值点集合MPts。

6.根据权利要求4所述的水平构造地貌实体的三维模型构建方法,其特征在于步骤(5)具体包括:(5-1)读取辅助线段集合AssignLinei2中的辅助线段agli2,k的点集AgPtsListi2,k,其中k=2,3;

(5-2)对于AgPtsListi2,k中的每一点aptli3,在其对应的地层界线分段inli2,k的离散点集中找到与aptli3距离最近的点作为其特征点ifpi5,并存入特征点集InitialFPtsi2,k={ifpi5(x,y,z)|i5=0,1,…,N2};

(5-3)对于AgPtsListi2,k中的每一点aptli3,将点aptli3和该点的特征点ifpi5之间,基于预设步长R2进行点的加密处理,并将加密插值点存入加密插值点集合APts={api6|i6=0,

1,…,N3},N3为加密插值点数;

(5-4)按照步骤(3-3)与(3-4),计算加密插值点集合APts中所有点的高程;

(5-5)重复步骤(5-3)、(5-4),直到完成地层层面A1、A3区的层面插值。

7.根据权利要求4所述的水平构造地貌实体的三维模型构建方法,其特征在于步骤(6)具体包括:(6-1)基于地层界线Spli2包围的区域A生成地层层面ppgi2;

(6-2)以层面插值点集合MPts、APts和Spli2的离散点集合为输入要素,以地层层面ppgi2为裁剪要素,裁剪得到集合ClipPtsi2;

(6-3)以地层层面ppgi2为约束,以ClipPtsi2中所有的插值点为数据源,利用不规则三角网构建方法,构建地层层面TIN模型。

8.根据权利要求1所述的水平构造地貌实体的三维模型构建方法,其特征在于步骤(8)具体包括:(8-1)根据水平构造地貌的DEM数据,提取出等高距为预设阈值cd的等高线;

(8-2)以水平构造地貌的面状地层覆盖区域为约束,根据提取的等高线,利用不规则三角网构建方法,生成各地层的侧面TIN模型。

9.根据权利要求1所述的水平构造地貌实体的三维模型构建方法,其特征在于步骤(9)具体包括:(9-1)将属于同一个地层的上、下层面和侧面组合成一个地层TIN模型,并保存至地层集合HoriModel;

(9-2)遍历集合HoriModel中的所有地层,将各个地层的TIN模型转换成对应的OBJ三维模型,缝合后得到水平构造地貌实体的三维模型。