[发明专利]一种三维曲面拟合方法

说明书

本发明公开了一种三维曲面拟合方法，其包括以下步骤：S1、根据已知散列点线特征自动拟合原始三维地形和/或地质曲面；S2、对所述原始三维地形和/或地质曲面进行修正；S3、根据高斯过程回归模型预测格网点三维坐标，并在修正后的原始三维地形和/或地质曲面中内插格网点，以获得光滑三维曲面。基于高斯过程回归模型进行三维曲面拟合及修正，以解决在少量特征点线基础上拟合三维地形和地质曲面的难题，并可在顾及原始曲面三维特征的前提下利用少量高精度特征点线对原始曲面进行纠正，以得到更高精度的三维地形和/或地质曲面。

技术领域

本发明涉及地理信息处理技术领域，具体为一种三维曲面拟合方法。

背景技术

近年来，我国铁路行业BIM(Building Information Modeling，建筑信息模型)技术应用越来越广泛。探索BIM技术在铁路工程全生命周期中的应用将是重要课题之一。其中，三维地形面和地质面构造是铁路勘察专业BIM的重要内容之一。

现有应用较广泛的技术是利用已知特征点线生成三角网，包括直接利用已知点线坐标进行三角剖分，形成三维面模型，其中比较典型的算法有delaunay算法。采用三角剖分算法在点线特征充足的情况下能较好地生成反映实际的三维面模型；但是当点线特征不足时，此算法生成的面会无法反映实际特征且三角面之间过渡突兀。

同时，要使得三维曲面能够更为真实、准确的反应地形、地质的实际特征，现有技术中多利用高精度点纠正既有曲面，目前处理方多简单将高精度点与现有点组合重新构造曲面。但产生的结果曲面可能出现不符合实际情况的特征，比如出现突出和凹陷情况。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种三维地形和/或地质曲面拟合方法，其基于高斯过程回归模型得到更高精度的地形和/或地质曲面。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

提供了一种三维曲面拟合方法，其包括以下步骤：

S1、根据已知散列点线特征自动拟合原始三维地形和/或地质曲面；

S2、利用高精度特征线对所述原始三维地形和/或地质曲面进行修正；

S3、根据高斯过程回归模型预测格网点三维坐标，并在修正后的原始三维地形和/或地质曲面中内插格网点，以获得光滑三维曲面。

优选的，所述已知散列点线特征包括已知散列点线的三维坐标集合(x_i,y_i,z_i),i＝1...m。

优选的，所述步骤S2中，根据修正点线的三维坐标集合(x_i,y_i,Δz_i),i＝1...m对所述原始三维地形和/或地质曲面进行修正，且ΔZ值为修正点线到既有面的高差。

优选的，所述步骤S3包括：

S31、引入回归模型F和随机函数Z，且回归模型F和随机函数Z满足下述公式(1)、(2)所示条件：

其中，为利用回归模型F计算结果；f_n(x)为第n个变量函数值；f(x)^T为[f₁(x)+...+f_n(x)]变成列向量的数学表示；{β_k}为回归参数；随机函数Z均值为0，且协方差满足下述公式(3)所示条件：

E[Z(w)Z(x)]＝σ²R(θ,w,x) (3)；

其中，Var[Z(x)]＝σ²；R(θ,w,x)为高斯核函数，且w,x表示两个不同的变量，θ为高斯核函数的自定义参数；