[发明专利]一种保持地形特征的自适应尺度DEM建模方法

权利要求书

1.一种保持地形特征的自适应尺度DEM建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，根据原始精细尺度的数字高程模型构建不规则三角网，构建时采取由特征点和流域线构建不规则三角网的方式，包括根据最大高程误差z的不同取值从原始精细尺度的数字高程模型中提取地表的特征点，从原始精细尺度的数字高程模型提取流域线并简化，综合地表的特征点和流域线构建不规则三角网；

步骤 2，比较原始精细尺度的数字高程模型和步骤1所得不规则三角网，计算出最大高程误差z在不同取值下的均方根误差RMSE，对最大高程误差z和均方根误差RMSE进行曲线拟合，得到最大高程误差z和均方根误差RMSE之间的最佳函数解析表达式；

步骤3，建立不同尺度的特征点集并进行优化，具体步骤如下，

步骤3.1，根据制图规范中比例尺和等高距的关系，获取与尺度对应的最大高程误差z取值范围和均方根误差RMSE取值范围，并根据步骤2所得最大高程误差z和均方根误差RMSE之间的最佳函数表达式，确定最大高程误差z的准确取值范围，采用由特征点和流域线构建不规则三角网的方式提取出不同尺度下的特征点集， 

对任一尺度提取特征点集的实现过程为，根据与尺度对应的最大高程误差z在准确取值范围的不同取值，从原始精细尺度的数字高程模型中提取地表的特征点，然后从原始精细尺度的数字高程模型提取流域线并按照尺度进行简化，综合地表的特征点和流域线得到特征点集；

步骤3.2，如果在某尺度下，存在有两个特征点的间距小于该尺度下栅格数字高程模型的格网单元间距，就只保留其中最大高程误差z取值较大的特征点；

步骤3.3，如果一个特征点和简化后流域线的间距与简化后流域线长度的比值小于设定的阈值，去除该特征点；

步骤4，构建自适应尺度DEM数据结构，在应用中根据用户指定尺度获取特征点和流域线，生成数字地形模型并提取出地形参数，具体步骤如下，

步骤4.1，根据步骤3所得不同尺度的特征点集构建自适应尺度DEM数据结构，包括按照特征点出现的最粗尺度赋予各特征点尺度属性，得到包含所有特征点的尺度属性图；

步骤4.2，根据用户指定的尺度获取特征点和流域线，获取方式为，

如果用户指定尺度存在于尺度属性图中，则该尺度下的特征点由尺度属性图中所有具有该尺度以及更粗尺度属性的特征点组成；如果用户指定尺度不存在于尺度属性图中，则重复步骤3提取出该尺度下的特征点，并按照步骤4.1对尺度属性图进行更新，该尺度下的特征点由更新后的尺度属性图中所有具有该尺度以及更粗尺度属性的特征点组成；

根据用户指定尺度对流域线进行简化，得到简化后的流域线；

步骤4.3，根据步骤4.2所得用户指定尺度下的特征点和流域线生成受流域约束的不规则三角网作为数字地形模型，并提取出该用户指定尺度下的地形参数。

2.根据权利要求1所述自适应尺度DEM建模方法，其特征在于：在步骤4后执行步骤5进行精度评估，具体步骤如下，

步骤5.1，评估生成的数字地形模型的精度，包括将步骤4生成的数字地形模型与国家基础地理信息中心现有的多尺度数字地形模型进行比较，计算出均方根误差；

步骤5.2，评估提取出的地形参数和主要地形特征，所述地形参数包括平均坡度、平均地表粗糙度和曲率，所述主要地形特征包括流线匹配度和流线匹配误差；

步骤5.3，评估流域分析不同算法的精度，包括选取一种数学模拟曲面计算其理论单位汇水面积，再对该数学模拟曲面采取其他算法计算出单位汇水面积，将单位汇水面积与理论单位汇水面积进行比较，计算出均方根误差。

3.根据权利要求1或2所述自适应尺度DEM建模方法，其特征在于：采用Douglas-Peucker算法实现对流域线进行简化。