基于dem的投影面积计算方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及土地测量技术领域，特别涉及一种基于DEM的投影面积计算方法。
【背景技术】
[0002] 随着计算机的普及与GIS的迅速发展，图斑面积成为GIS中的一项重要统计内容。 2013年国务院颁布了第一次地理国情普查的通知，其中一项重要内容就是土地面积的统计 计算。在面积计算过程中，必须考虑计算机的内存问题。一幅DEM数据文件包括大量格网 数据，若将数据全部读入将造成计算机空间的浪费；常用的面积计算方法构造三角网，该计 算方法模型严密，计算精度高，但计算复杂、计算工作量大。而基于DEM的投影面积计算方 法根据投影面上图斑面积，利用实际面积与投影图斑面积的比例因子，反算图斑时间面积， 从而大大降低计算量，提高计算效率。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中的上述缺陷和问题，本发明实施例的目的是提供一种更好的基于 DHM的投影面积计算方法，大大缩短计算时间，且计算精度与构TIN方法相当，可以大大提 高计算效率。
[0004] 为了达到上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
[0005] 一种基于DEM的投影面积计算方法，其特征在于，步骤如下：
[0006] Q1 :提取计算区域的DEM数据及封闭区域边界，并计算交点坐标；
[0007] Q2 :交点数据预处理：在得到交点数据基础上，需要对交点数据预处理，判断交点 的排列顺序，计算交点所在的行列数；
[0008] Q21 :交点的排列顺序，计算区域中最北、最东、最南、最西点坐标，统计这四个点在 交点文件中的排列位置，然后根据排列位置判断交点的排列顺序，顺序为顺时针或逆时针。
[0009] Q22 :交点的行列数计算：采用逐行计算区域面积，需要计算交点在整幅图中的行 列号，统计每一个格网内的交点个数；每个交点统计的信息包括：交点在交点文件所属于 的区域；交点在DEM中的行号；交点在DEM所在的列号；交点在交点文件中的行号；交点在 本行交点序列中的位置；交点的属性，〇为与格网的交点，1为格网内部点；
[0010] Q3 :边界区域的有效面积计算，按区间依次计算，
[0011] Q31 :当多条折线有公共相交部分时，需要判断格网的几个顶点属于多边形，并将 格网顶点与交点按一定重新顺序排列，交点的排列顺序为顺时针时，符合左手法则，四指从 线段起点指向终点，大拇指垂直于其它四指，大拇指指向为区域内方向）；反之，符合右手 法则；计算公式为：
[0012]
【主权项】
1. 一种基于DEM的投影面积计算方法，其特征在于，步骤如下： Q1 :提取计算区域的DEM数据及封闭区域边界，并计算交点坐标； Q2 :交点数据预处理：在得到交点数据基础上，需要对交点数据预处理，判断交点的排 列顺序，计算交点所在的行列数； Q21 :交点的排列顺序，计算区域中最北、最东、最南、最西点坐标，统计这四个点在交点 文件中的排列位置，然后根据排列位置判断交点的排列顺序，顺序为顺时针或逆时针。 Q22 :交点的行列数计算：采用逐行计算区域面积，需要计算交点在整幅图中的行列 号，统计每一个格网内的交点个数；每个交点统计的信息包括：交点在交点文件所属于的 区域；交点在DEM中的行号；交点在DEM所在的列号；交点在交点文件中的行号；交点在本 行交点序列中的位置；交点的属性，〇为与格网的交点，1为格网内部点； Q3 :边界区域的有效面积计算，按区间依次计算， Q31 :当多条折线有公共相交部分时，需要判断格网的几个顶点属于多边形，并将格网 顶点与交点按一定重新顺序排列，交点的排列顺序为顺时针时，符合左手法则，四指从线段 起点指向终点，大拇指垂直于其它四指，大拇指指向为区域内方向）；反之，符合右手法则； 计算公式为：
，（n为封闭区域交点总个数，i为n个交点中第 i个交点） Q32 :当多条折线没有公共相交部分时，将当前格网分割成面积更小的格网，仍采用步 骤Q31中的计算公式来计算格网中的不规则多边形的面积； Q4:中间整格网面积计算： 按照Q22步骤中得到的交点的计算在每一行面积， Q41 :先判断属于区域有效整格网的位置； Q42 :对于每一个整格网，用中心点为顶点的四个三角形的面积代替四边形面积，三角 形面积计算采用海伦公式
其中，a、b、c为三角形的边长；SAS三角形面积；S0_；为四边形面积。
2. 根据权利要求1所述的一种基于DEM的投影面积计算方法，其特征在于，所述Q21 步骤中对排列位置判断交点的排列顺序，顺序为顺时针或逆时针，当若最北、最东、最南、最 西点分别为1，20,50,88,交点排列顺序为顺时针；当最北、最东、最南、最西点分别为20，1， 88, 50,交点排列顺序为逆时针。
3. 根据权利要求1所述的一种基于DEM的投影面积计算方法，其特征在于，所述Q22步 骤中还需要根据交点所在格网的连续性将交点分成若干区间，当第i行包含N个连续区间， 则将该行交点分为N个区间，N为大于1的自然数。
4. 根据权利要求1所述的一种基于DEM的投影面积计算方法，其特征在于，所述Q3步 骤应用于地表面积计算时，当对于高分辨的格网，且地形变化幅度不大时，用多边形的投影 面积推算其地表面积，计算公式与步骤Q31中的计算公式相同，其投影面积与地表面积之 间的函数关系为：
，其中，为地表面积，S为使用步骤 Q31中的计算公式得出的多边形的投影面积，S_，SA1B1C1D$在高分辨率的格网内，投影面 积与地表面积分别所在的四边形的面积。
5. 根据权利要求1所述的一种基于DEM的投影面积计算方法，其特征在于，所述Q41步 骤判断属于区域有效整格网的位置的具体方法为，利用点与多边形的所属关系即点在多边 形内或外判断方法，然后再利用计算射线与多边形的交点个数，判断点与多边形的所属关 系。
【专利摘要】本发明提供了一种基于DEM的投影面积计算方法，步骤为：提出DEM数据及封闭区域边界，计算交点坐标；交点数据预处理：在得到交点坐标基础上，需要对交点数据预处理，判断交点的排列顺序，计算交点所在的行列数；边界区域的有效面积计算，按区间依次计算，中间整格网面积计算按照交点在每一行面积，与传统的技术相比，计算简单，且通过计算任意多边形的投影面反推该图斑的实际地表面积，该方法大大缩短计算时间，提高计算效率，且计算精度与构TIN方法相当。
【IPC分类】G06T7-60
【公开号】CN104574449
【申请号】CN201510043819
【发明人】郭春喜, 聂建亮, 王文利, 蒋光伟
【申请人】国家测绘地理信息局大地测量数据处理中心
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月27日