一种河道离散高程点边界的自动绘制方法、系统及介质与流程

本发明涉及地理信息系统领域，具体是指一种考河道离散高程点边界的自动绘制方法、系统及介质。

背景技术：

1、河道离散高程点的边界在是水文计算、水文预报、河道分析相关分析计算中有重要作用，均需要将其作为约束计算与分析的范围，边界绘制的合理性与精确性直接影响上述计算与分析成果的正确性。一般离散高程点因使用目的不同，其边界范围形态不唯一，理想的边界范围应达到尽可能的真实、合理表达测量范围内的数据情况，不扩大或减少数据影响范围，充分合理发挥宝贵的测量数据的作用。

2、河道离散高程点具有一下特征：

3、由于河道有蜿蜒曲折，干支流交汇情况，其形态上大量出现u型的边界形态。

4、河道离散高程点的离散程度取决于测量河道时所采用的比例尺。

5、由于受测量条件限制，如河岸区域，高程点的采样点不规律，局部高程点的密度、点间距不能完全符合比例尺要求，两相邻测量点间的距离可能远大于平均距离。

6、河道外边界的绘制要求：

7、外边界尽可能贴合数据。

8、一段连通河道的离散高程点只有一个外边界。

9、外边界尽量光滑，不出现向内凹陷的毛刺状形态。

10、现有河道离散高程点边界的绘制方法存在显著不足，具体如下：

11、1）人工绘制：人工河道离散高程点边界绘制时依靠个人边缘绘制，绘制精度随意性较大，质量与标准不统一，且作业效率低、人工成本高，难以满足日常生产需要。

12、2）凸包算法：基于convex hull算法及改进算法，适用于需要严格包含所有点、且允许边界为“凸形”的场景。该算法仅允许形成凸包，导致需要凹型边界绘制细节的部位时无法实现，边界精度达不到要求。

13、3）凹包算法：基于alpha shapes算法，适用于各种边界形状，但参数alpha难以自适应选择‌，alpha过大会丢失凹部细节（趋近凸包），过小则导致轮廓断裂、产生“触须”或碎片化输出，且无通用理论值，对噪声和稀疏点云鲁棒性差、计算复杂度高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种考河道离散高程点边界的自动绘制方法、系统及介质，优化传统离散点边界自动绘制的精度与效率。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、第一方面，本申请实施例提供一种河道离散高程点边界的自动绘制方法，包括如下步骤：

4、根据河道离散高程点信息，记录高程点索引、x坐标、y坐标、点高程到点表，并根据所有离散点生成初始化的delaunay三角网；

5、记录每条组成三角形边的线段的索引、线段两端点的点索引到线段表，记录每个三角形的索引、三顶点的点索引、三条边的索引到三角形表；

6、根据三角形坐标计算每个三角形的面积、最小角角度、最长边边长，并记录三角形索引、三角形的面积、最小角角度到三角形特征表；

7、在三角形表中寻找只出现过一次的边，即形成初始化的delaunay三角网的边界线段，根据线段表的索引，将边界线段首尾连接，形成按顺排列的闭合边界，按顺序记录边界线段的变索引到边界表；

8、对每条边界线段，根据三角形表与三角形特征表，检查其所在的三角形是否是高质量三角形，如果是高质量三角形则检查下一条边界线段，如果是不是高质量三角形，则删除这一条边界线段。如果该边界线段被删除，则同时删除该线段索引与其所在三角形的索引；

9、循环执行对每条边界线段的检查，直至检查完边界表中所有线段，边界表没有变化，此时，边界表即为该河道离散高程点的外边界。

10、利用自适应kde核密度估计方法统计所有三角形面积最密集区域，找到最大密度的半高宽范围对应的面积范围的最大值，记为maxarea。

11、如果三角形同时满足以下条件则为高质量三角形：

12、条件1：高质量三角形面积不大于maxarea的2倍；

13、条件2：高质量三角形最小角大于20°。

14、如果是不是高质量三角形，则删除这一条边界线段，但以下5种情况除外:

15、特例1：如果这条边删除后，出现了不与任何其他三角形共用边的三角形；

16、特例2：如果这条边删除后，生成了不属于任何三角形的点；

17、特例3：如果这条边界删除后，生成了不属于任何三角形的边；

18、特例4：如果这条边界是该三角形里的最短边，且所在三角形仅不满足高质量三角形的条件3。

19、特例5：如果这条边界删除后,外边界无法闭合。

20、逐个删除被记录要删除的线段，对于每条线段，在边界表删除该线段，同时在边界表删除位置的按顺序插入被删除线段所在三角形的另外两条边的索引，并删除该线段所在的三角形。

21、第二方面，本申请实施例提供一种河道离散高程点边界的自动绘制系统，包括存储器及处理器，所述存储器中包括一种河道离散高程点边界的自动绘制方法的程序，所述一种河道离散高程点边界的自动绘制方法的程序被所述处理器执行时实现如上所述的步骤。

22、第三方面，本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如上所述的一种河道离散高程点边界的自动绘制方法的步骤。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、（1）外边界不出现向内凹陷的毛刺状边界；

25、（2）不出现不被外边界包含的孤立点、非相邻边共端点情况；

26、（3）外边界不出现形成多个外边界的情况；

27、（4）计算效率高，主要计算过程仅关注边界相关的点；

28、（5）自适应能力强，根据地形图比例尺自动调整，无需设置任何参数。

1.一种河道离散高程点边界的自动绘制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种河道离散高程点边界的自动绘制方法，其特征在于，利用自适应kde核密度估计方法统计所有三角形面积最密集区域，找到最大密度的半高宽范围对应的面积范围的最大值，记为maxarea。

3.根据权利要求2所述的一种河道离散高程点边界的自动绘制方法，其特征在于，如果三角形同时满足以下条件则为高质量三角形：

4.根据权利要求2所述的一种河道离散高程点边界的自动绘制方法，其特征在于，如果是不是高质量三角形，则删除这一条边界线段，但以下5种情况除外:

5.根据权利要求2所述的一种河道离散高程点边界的自动绘制方法，其特征在于，逐个删除被记录要删除的线段，对于每条线段，在边界表删除该线段，同时在边界表删除位置的按顺序插入被删除线段所在三角形的另外两条边的索引，并删除该线段所在的三角形。

6.一种河道离散高程点边界的自动绘制系统，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器中包括一种河道离散高程点边界的自动绘制方法的程序，所述一种河道离散高程点边界的自动绘制方法的程序被所述处理器执行时实现权利要求1-5任一所述的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有程序代码，所述程序代码被处理器执行时，实现如权利要求1-5任一项所述的一种河道离散高程点边界的自动绘制方法的步骤。