[发明专利]基于曲面区域的地形建模

说明书

技术领域

本发明涉及用于例如生成数字地图的三维地形模型。特别地，本发明涉及基于曲面区域建立的地形模型。

背景技术

近年来，例如城市地图和道路地图的数字地图变得越来越普遍。它们表示例如手持和车辆导航系统中的重要构件块。电子地图可表示地物图像(如街道、建筑物和河流)，并利用存储介质(例如，压缩盘或数字多用盘)以存储与地物图像相关的数据。

数字地图可通过数字地形模型来生成。多种多样的地形学地形模型由官方机构以及商业提供者提供。原则上，数字地形模型是由规则或不规则地水平间隔开的地面位置的地形高程(terrain elevation)组成的数字文件。数字地形产品可用在显示被选的点之间的地面倾斜、倾斜方向和地形剖面的三维数字地图的生成过程中。

通常，三维地形模型通过机载激光扫描获得。激光扫描系统包括距离测量装置和方向测量装置的组合。为了确定目标点的位置，除了距离以外，还必须确定水平和垂直方向。因此，必须使发出的激光束偏斜。通常有两种方法来使激光束偏斜。或者例如通过步进电机来旋转整个扫描单元，或者通过旋转镜来使激光束偏斜。记录发出/接收的激光束的垂直和水平角度，使得能够计算所需的方向。距离和方向测量的组合提供目标点的位置。

由于上述数据获取方法，通过激光扫描获得的地形模型是基于光栅以变化的分辨率提供的。目前最高可获得的分辨率允许具有大约25米的数据点的间隔的地貌的数字表示。

数据格点典型地通过各个单独的顶点表示。顶点是三维空间中具有特定位置(通常用其x、y和z坐标给出)的点。它是多边形建模中的基本结构，其中在多边形建模中，两个顶点一起可被用于限定线的端点，并且三个顶点可被用于限定平面三角形。表示数据格点的顶点之间的连接是通过多边形获得的。

因此，现有技术的所得的地形模型的质量取决于可获得的分辨率。另外，对计算资源的需求，特别是存储需求，也取决于数据的分辨率。这对通常设置有相当有限的计算机资源的例如车辆导航系统的嵌入式系统造成严峻的问题。

因此，本发明的一个目的是提供用于生成具有可变分辨率特别是具有相对少的数据的地形模型的方法，以便节省外部和内部存储空间同时保持物理地形的所显示的数字表示的高质量。

发明内容

上述目的是通过根据权利要求1的用于生成物理地形的数字表示的方法实现的，该方法包括以下步骤：

读取包括光栅点的数字地形模型的数据，所述光栅点具有包括指示光栅点的高度值的高度坐标的坐标；

确定数字地形模型的相邻光栅点的高度值之间的差值；

仅存储具有与至少一个相邻光栅点的高度值相差至少预定阈值的高度值的光栅点；和

计算内插存储的光栅点的三维B样条曲面。

地形模型是三维模型，例如通过激光扫描获得的地貌的数字模型。多种多样的地形学地形模型由官方机构以及商业提供者提供。原则上，数字地形模型是由规则或不规则地水平间隔开的地面位置的地形高程组成的数字文件。本文中使用的术语“物理地形”也将包括城市区域、都市、村庄等的三维地形。包括在地形模型中的光栅点具有三维坐标值(实际上，光栅点由坐标值表征或可由坐标值定义)。根据本发明的方法，读取提供的地形模型的光栅点的坐标。

术语“样条”表示由多项式分段地定义的函数。给定次数(degree)、平滑度和域分割的每个样条函数可被表示为相同次数和平滑度的B样条(基本样条)的线性组合。B样条可通过公知的(Cox)de Boor算法来评估。对于m-1个节点t_i(i＝0，...，m)的给定的非减序列，次数n的B样条是由下式组成的参数曲线：

C(t)=Σi=1mPibi,n(t)]]>