一種用于顯示水庫地形的方法及其裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及3D顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于顯示水庫地形的方法及其裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，水庫對人類的生產(chǎn)生活起著至關(guān)重要的作用，利用信息化手段建立水庫3D顯示圖像是水庫發(fā)展應用的一個前景。數(shù)據(jù)采集是水庫3D顯示的基礎(chǔ)。而水庫一般坐落在深山峽谷，地形變化劇烈，兩岸山勢陡峭，特別是遇到天氣條件差的地區(qū)，勢必為水庫數(shù)據(jù)采集工作帶來一定的困擾，即使能勉強開展工作，作業(yè)效率低下，又存在工期無法滿足要求，精度很難保證顯示要求，而且投入太大，人身安全也得不到保證。目前的測量工具，像全站儀和GPS接收機都使水庫數(shù)據(jù)采集的效率較傳統(tǒng)的儀器而言提高了許多，但是它們是逐點采集并且獲得的點的密度仍然不能完全提供表面信息，難以實現(xiàn)實體表面顯示圖像的建立。航空攝影測量、遙感等采集方法可以一次性獲取大量點的空間信息但存在周期長效率低等問題。而常見顯示方法則是通過航空攝影測量直接獲取建筑物等地物表面的三維坐標和地形表面的數(shù)字高程顯示圖像(DEM)，進行幾何顯示，利用航空影像提取建筑物和地面紋理并進行紋理映射。但這種顯示方法精度不高，建立幾何顯示圖像的工作量較大。
[0003]公開日為2012年5月23日的中國專利CN101714211公開了一種基于模板匹配的高分辨率遙感影像道路中心線檢測的方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)檢測道路的準確度不高的問題，其檢測過程是:(I)輸入一幅高分辨率遙感圖像，并對其進行增強；(2)以初始種子點為中心新建一個與道路前進方向垂直的初始模板窗；(3)將初始模板窗沿著一定步長移動，得到一個目標窗；(4)對目標窗進行移位得到若干個目標窗；(5)使用相似度準則，找出與初始模板窗特征最相似的目標窗；(6)以目標窗的中心點為新的種子點，用目標窗更新初始模板窗，進行下一步迭代，直到搜索到圖像邊界或者圖像中的道路搜索完為止，得到以圓圈為標記的道路中心線。本發(fā)明具有準確、有效的優(yōu)點，可用于高分辨率遙感影像道路中心線的檢測。但是其僅僅是一種道路中心線檢測方法，無法對于水庫等復雜地貌環(huán)境進行檢測，并且其無法實現(xiàn)根據(jù)檢測地貌的顯示。
[0004]公開日為2014年7月9日的中國專利CN103913117公開了一種三維激光掃描儀定位裝置，包括三維激光掃描儀定位基座和兩個定位棱鏡，兩個定位棱鏡分別通過定位棱鏡連接桿設(shè)置在三維激光掃描儀定位基座的兩側(cè)，其中定位棱鏡連接桿固定在所述三維激光掃描儀定位基座上，兩個定位棱鏡通過螺口連接設(shè)置在定位棱鏡連接桿的兩端。該專利還提供了一種三維激光掃描儀激光點云絕對定位方法。該專利能夠在確保位置和方向傳遞精度的前提下，簡化外業(yè)定位數(shù)據(jù)采集工作的操作流程，方便軟件進行快速數(shù)據(jù)自動匹配和計算，并且使得三維激光掃描儀獲得的海量點云數(shù)據(jù)的拼接和絕對定位不再受計算機性能的局限，該專利還能夠直接獲得具有與用戶工程坐標系一致的三維激光點云數(shù)據(jù)，從而使用更加方便，定位更加準確和快速。但是該專利技術(shù)僅描述了如何利用激光掃描儀進行定位，以及點云數(shù)據(jù)的拼接和絕對定位不再受計算機性能的局限，其同樣對于水庫這一特定檢測環(huán)境并未闡述，也無法實現(xiàn)針對水庫這一嚴峻環(huán)境，如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集以及準確顯示。
[0005]公開日為2013年6月12日的中國專利CN103150751公開了在數(shù)字地圖中實現(xiàn)建筑物內(nèi)外一體化的三維顯示方法，其特征在于:按以下步驟進行，I)建筑物數(shù)據(jù)建檔:收集目標區(qū)域內(nèi)的建筑施工CAD圖紙，將同一坐標的CAD圖紙放入同一命名文件夾中；2)建筑物數(shù)據(jù)檢查:讀取CAD圖紙，檢查圖中的數(shù)據(jù)是否是為自定義實體，如果不滿足則標識當前實體，進行人為干預錄入正確數(shù)據(jù)，再檢查直到所有的數(shù)據(jù)都正確；3)數(shù)據(jù)提取:提取建筑建筑物中的自定義實體，并將自定義實體的信息如實體類型、高度等實體的相關(guān)信息保存到本文件夾下建立的文本文件中作為顯示的數(shù)據(jù)源；4)建立數(shù)據(jù)源:將上述提取的數(shù)據(jù)按不同樓層保存為樓層txt文檔，按不同樓層建立一個對應前述txt文檔相對應的xml配置文檔，作為所述建筑物數(shù)據(jù)源；同一坐標的文件夾中所建立的txt文檔及對應的xml配置文檔存放本文件夾下；5)腳本生成:掃描步驟4)后的文件夾，讀取xml配置文檔，再根據(jù)所述xml配置文檔調(diào)用所述樓層txt文檔，逐步讀取各樓層的實體信息，生成包含每一層數(shù)據(jù)的MAXScript腳本文件；6)顯示圖像生成:利用3DMAX將所述MAXScript腳本文件轉(zhuǎn)換為三維顯示圖像；7)導入地圖:利用地理坐標信息定位步驟6)得到的三維顯示圖像；根據(jù)地理坐標信息及縮放比例將構(gòu)建好的三維顯示圖像導入數(shù)字地圖中的相應位置，形成三維場景，完成在數(shù)字地圖中實現(xiàn)建筑物內(nèi)外一體化的三維顯示。但是該專利僅利用現(xiàn)有的目標區(qū)域內(nèi)的建筑施工CAD圖紙和建筑物數(shù)據(jù)檢查，無法針對水壩等各復雜地貌進行準確的數(shù)據(jù)采集，其并不適用于水壩等復雜環(huán)境的顯示，容易造成顯示精度差的缺陷。
[0006]因此，如何在嚴峻條件下既能兼顧數(shù)據(jù)采集效率與顯示精度的平衡，又能快速實現(xiàn)水庫地景與水工建筑物及附屬設(shè)備設(shè)施粗細搭配的三維顯示一直以來都是水庫3D顯示的一個亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本申請?zhí)峁┮环N用于顯示水庫地形的方法及其裝置，克服傳統(tǒng)測繪手段在嚴峻條件下的水庫數(shù)據(jù)采集難、工作量大、精度難以保證等問題，實現(xiàn)高精度、高效率的水庫3D粗細搭配顯示技術(shù)。
[0008]本申請?zhí)峁┮环N用于顯示水庫地形的方法，包括:
[0009]根據(jù)水庫3D顯示需求，利用激光掃描儀采集水庫地形數(shù)據(jù)；
[0010]分別將激光掃描儀采集的水庫地形數(shù)據(jù)和水庫數(shù)字線劃數(shù)據(jù)進行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)進行結(jié)合；
[0011]在結(jié)合后的數(shù)據(jù)中分別提取可用數(shù)據(jù)制作數(shù)字高程顯示圖像，以及建立水工建筑物及附屬設(shè)備表面3D顯示圖像；
[0012]將所述數(shù)字高程顯示圖像同整個庫區(qū)的高清影像數(shù)據(jù)相融合建立水庫3D地景顯示圖像，并將所述水工建筑物及附屬設(shè)備表面3D顯示圖像倒入3Dmax精細顯示；
[0013]將所述水庫3D地景顯示圖像和3Dmax精細顯示圖像合并成為水庫3D粗細搭配顯示圖像。
[0014]在本申請一具體實現(xiàn)中，所述方法還包括:
[0015]根據(jù)存儲的水庫3D顯示圖像進行需求分析，獲得水庫3D顯示的需求。
[0016]在本申請一具體實現(xiàn)中，所述根據(jù)水庫3D顯示需求，利用激光掃描儀采集水庫地形數(shù)據(jù)包括:
[0017]規(guī)劃數(shù)據(jù)采集路徑，獲取水庫地形數(shù)據(jù)的采集路徑的交通狀況；
[0018]根據(jù)所述采集路徑的交通狀況，選取進行水庫地形數(shù)據(jù)采集的車載激光掃描儀和/或地面激光掃描儀；
[0019]根據(jù)水庫3D顯示需求以及所述車載激光掃描儀和/或地面激光掃描儀的精度，布設(shè)掃描站點，確定并設(shè)置所述車載激光掃描儀和/或地面激光掃描儀的掃描參數(shù)，完成水庫地形數(shù)據(jù)的采集。
[0020]在本申請一具體實現(xiàn)中，所述將激光掃描儀采集的水庫地形數(shù)據(jù)進行處理包括:
[0021]將激光掃描儀采集的水庫地形數(shù)據(jù)進行激光點云數(shù)據(jù)處理，濾除無用數(shù)據(jù)，提取目標物表面的點云數(shù)據(jù)；
[0022]所述將水庫數(shù)字線劃數(shù)據(jù)進行處理包括::
[0023]利用激光點云數(shù)據(jù)處理生成等高線和高程點；或者，
[0024]利用已有電子版數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)在AutoCAD中提取出高程點和等高線。
[0025]在本申請一具體實現(xiàn)中，所述利用已有電子版數(shù)字線劃圖數(shù)據(jù)在AutoCAD中提取出高程點和等高線包括:對于局部區(qū)域無法獲取高精度的等高線或高程點數(shù)據(jù)，利用激光掃描儀采集的對應點云數(shù)據(jù)作為高程點:
[0026]制作道路緩沖區(qū)數(shù)據(jù)；
[0027]從激光掃描儀獲取的點云數(shù)據(jù)中提取出水庫周圍道路點云數(shù)據(jù)，利用點云抽稀函數(shù)對點所述云數(shù)據(jù)進行抽稀
[0028]用裁剪函數(shù)，以道路緩沖區(qū)為裁剪要素、水庫周圍道路點云數(shù)據(jù)為被裁剪要素，提取出緩沖區(qū)范圍內(nèi)的道路點云數(shù)據(jù)作為高程點。
[0029]對應于上述方法，本申請還提供一種用于顯示水庫地形的裝置，包括:
[0030]數(shù)據(jù)采集模塊，用于根據(jù)水庫3D顯示需求，利用激光掃描儀采集水庫地形數(shù)據(jù)；
[0031]數(shù)據(jù)處理模塊，用于分別將激光掃描儀采集的水庫地形數(shù)據(jù)和水庫數(shù)字線劃數(shù)據(jù)進行處理，并將處理后的數(shù)據(jù)進行結(jié)合；
[0032]顯示圖像建立模塊，用于在結(jié)合后的數(shù)據(jù)中分別提取可用數(shù)據(jù)制作數(shù)字高程顯示圖像，以及建立水工建筑物及