[发明专利]一种三维空间场景拟合加密优化技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维空间场景拟合加密优化技术，特别是一种通过综合采用GPS(全球定位系统)、惯性计量和磁场定向方式，实现混合定位、轨迹记录，并将轨迹在三维空间场景中拟合从而实现对地形加密优化的技术。  

背景技术

随着信息技术的发展和普及，三维地理信息系统在生产生活中的使用范围广阔。但是，目前三维地理信息系统的发展也非尽善尽美。在一些特殊应用场景中(如：野外工程作业、野外应急抢险)，由于地质情况复杂，需要使用高精度的局部路径DEM数据。但限于地理信息数据的生产方式，测绘人员不易进驻现场开展工作，这样的需求往往不能被满足。本发明通过由人员或车辆携带包含GPS、惯性计量和磁场定向功能的混合定位装置，记录其精确移动轨迹。通过将轨迹与空间内DEM数据进行拟合，从而在场景内获得准确的地形加密优化。

发明内容

本发明一种三维空间场景拟合加密优化技术，通过使用GPS、惯性计量和磁场定向功能的混合定位装置获取人员或车辆的精确移动数据，将数据通过可靠的算法处理生成精确的移动轨迹。将轨迹叠加在三维地理信息空间场景中对DEM数据进行拟合，从而在场景内获得准确的地形加密优化。

本发明一种三维空间场景拟合加密优化技术的技术方案如下：

第一步：首先获得所有原始点数据的DEM和DTM值，并生成三维空间场景；

第二步：人员或车辆携带可同时记录GPS、惯性和磁场数据的设备在需要加密数据的区域内移动，记录原始数据；

第三步：数据可同步或异步传输至数据仓储等待处理；

第四步：数据生成步骤如下：

1.将GPS数据绘制到三维空间中作为数据基准节点；

2.将临近两个GPS数据时间间隔内所记录的惯性数据在时间轴上进行连续，从而得到一条三维惯导数据线；

3.将起始时刻GPS的定位点作为惯导数据线的起点，并通过该时刻磁场数据的方向确定惯导数据起始X-Y平面方向；

4.将这些空间中的线首尾相连获得原始的定位轨迹数据；

第五步：将第四步生成的原始数据通过多小波变换算法进行降噪，获得优化后的轨迹数据；

第六步：轨迹数据优化后查看全部轨迹，很可能存在轨迹的交叉点上高程坐标不相等的情况。此时，使用B条样算法进行数据融合处理生成最终轨迹数据；

第七步：使用最终轨迹数据与三维空间场景内原始数据进行拟合，生成最终局部加密优化的三维空间场景。    

本发明一种三维空间场景拟合加密优化技术相对于以往技术的优势在于：减小了使用高精度地理信息数据的高成本问题，只需对特定关注区域进行定制化数据加密处理。在测量过程中，使用GPS数据与惯导数据结合的方式，即避免了GPS定位轨迹不连续、缺乏细节的缺点，又避免了惯导系统的误差累积问题。同时为避免GPS系统方向测量的不精确，使用磁场数据确定方向，最大化的实现精确的空间定位和轨迹还原。

附图说明

图1是本发明一种三维空间场景拟合加密优化技术的轨迹生成示意图。

具体实施方式

实施例一——山区搜救路径生成：

首先，确定计算区域A。

第一步：制作区域A的DTM，根据区域A的实际情况建立三维GIS基础-DTM，基于三维地理信息展示平台，通过整合航空或者卫星照片，DEM数据，合成具有真实坐标和起伏的三维地形，然后通过加载三维模型、文字标注、矢量数据等资料，构建区域A三维场景，对于重点关心区域地形、地貌、地物，可以使用高分辨数据构建一般精度的三维场景；

第二步：利用工作人员携带定位设备B(包含GPS、惯性和磁场数据记录)在A区域内运动，设备采集位置数据并回传到至数据仓储C中等待处理；

第三步：将数据仓储C中的数据通过数据生成算处理生成原始定位轨迹数据D；

第四步：对原始定位轨迹数据D进行多小波变换以实现降噪，获得优化后的轨迹数据E；

第五步：对优化后的轨迹数据E进行b条样算法数据融合处理生成最终轨迹数据F；

第六步：将最终轨迹数据F拟合到原有三维地理信息空间A内，此时场景A内便已生成工作人员可行进路径区域的详细地形，将这些数据进行矢量化还可作为空间导航数据使用。