一种基于数字高程模型的斜坡单元剖面线的提取方法和装置与流程

本发明涉及地理信息，尤其涉及一种基于数字高程模型(digitalelevation model，dem)的斜坡单元剖面线的提取方法和装置。

背景技术：

1、在地质灾害稳定性评价业务中，斜坡单元是基本的评价和防治单元。大量斜坡单元稳定性评估的算法基于斜坡单元剖面线(滑坡中心轨迹)进行，因此，提取斜坡单元剖面线是稳定性评估的重要前提。高效、准确提取斜坡单元剖面线，使得大面积基于斜坡单元的稳定性评估成为可能。

2、传统的剖面线提取方法在arcgis等专业地理信息系统(geographic informationsystem，gis)软件中基于数字高程模型完成，或手工绘制，或基于arcgis各种分析工具生成，或基于arcobject或arcengine二次开发生成。传统方法由于加入人工参与判断，生成的剖面线准确度高；但对操作人员专业要求高，且效率低下，不能批量生产。

3、中国科学院成都山地所提出一种剖面线提取方法，该方法选取斜坡单元多边形所有折点中，最大高程点和最小高程点分别与多边形质心进行连线，将多边形剖分为两个部分，取两个部分面积更平均的一条线作为剖面线。该方法具有程序可实现性，能够批量生成剖面线的优势，但是由于斜坡单元地形环境的复杂性，最高点或最低点所在的位置往往并不是真实的滑坡剖面，因此本方法会造成大量的应该位于斜坡中央的剖面线被绘制在斜坡对角线上，对后续稳定性评价以及滑距计算的可靠性造成严重影响。

4、通过斜坡单元顶点的最大最小高程与质心连线的方法求取剖面线，生成的结果失真主要可归结为下述原因：首先，斜坡单元多边形多为二维形态描述，存在二维平面上较长的边，即两个节点距离较远，在水平面上边界整齐，但其实内部具有高程起伏，也就是说仅用多边形的顶点并不能真实反应斜坡单元边界的地形起伏，不一定能找到斜坡单元真实的最高点和最低点；另外，即便找到真的最高点，由于dem的可能误差以及部分地形异常状态，仅用单点不能准确捕捉地形从高到低的态势。

5、因此，希望能有改进的方案，在实现自动提取斜坡单元剖面线的同时，极大提高提取结果的正确率和可靠性。

技术实现思路

1、鉴于此，本发明一个或多个实施例提供了一种基于数字高程模型的斜坡单元剖面线的提取方法和装置，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

2、本发明的一个方面提供了一种基于数字高程模型的斜坡单元剖面线的提取方法，该方法包括以下步骤：

3、沿斜坡单元的水平方向，在所述斜坡单元的边界上以数字高程模型精度为间距均匀分布若干边界节点；

4、从所述数字高程模型中获取所分布的所有边界节点的节点高程值；

5、基于所有边界节点的节点高程值，获取与所有节点高程值相关的若干关联高程值；

6、从所述若干关联高程值中选择一个高程关联值作为阈值，基于所述阈值对所有节点高程值进行分组，其中所述节点高程值大于等于所述阈值，则属于高组，所述节点高程值小于所述阈值，则属于低组；

7、获取所述斜坡单元在xoy平面上投影的二维投影多边形的质心；

8、在所述二维投影多边形上，分别获取从所述质心到所述高组中各个节点高程值对应的边界节点的高组向量，和所述低组中各个节点高程值对应的边界节点的低组向量；

9、分别获取所述高组向量的高组平均点和所述低组向量的低组平均点，其中所述高组平均点是所述高组向量的平均向量的终点，所述低组平均点是所述低组向量的平均向量的终点；

10、基于所述高组平均点和所述低组平均点的连线，获取一条过所述质心且与所述连线平行的直线，其中，所述直线经过所述高组平均点与所述二维投影多边形相交于高剖面线交点，且经过所述低组平均点与所述二维投影多边形相交于低剖面线交点；

11、生成所述斜坡单元的剖面线，其中所述剖面线的第一端点的坐标是所述高剖面线交点在所述xoy平面上的坐标，以及基于所述数字高程模型获取的所述高剖面线交点的高程值；第二端点的坐标是所述低剖面线交点在所述xoy平面上的坐标，以及基于所述数字高程模型获取的所述低剖面线交点的高程值。

12、在本发明的一些实施例中，基于所有边界节点的节点高程值，获取与所有节点高程值相关的若干关联高程值，还包括：获取所有边界节点的节点高程值的节点高程最大值、节点高程最小值、节点高程中值、节点高程均值和节点高程中位数值；其中，所述节点高程中值是所述节点高程最大值和所述节点高程最小值的平均值；所述节点高程均值是所有节点高程值的平均值；所述节点高程中位数值是所有节点高程值按从小到大排序后，位于最中间的节点高程值。

13、在本发明的一些实施例中，阈值是所述节点高程中值、所述节点高程均值或所述节点高程中位数值。

14、在本发明的一些实施例中，所述沿斜坡单元的水平方向，在所述斜坡单元的边界上以数字高程模型精度为间距均匀分布若干边界节点，包括：在所述斜坡单元的相邻边界顶点的距离大于所述数字高程模型精度的相邻边界顶点之间，以所述数字高程模型精度为间距插入若干边界节点；在所述斜坡单元的相邻边界顶点的距离小于所述数字高程模型精度的相邻边界顶点之间，按照所述数字高程模型精度进行抽稀。

15、在本发明的一些实施例中，基于所述高组平均点和所述低组平均点的连线，获取一条过所述质心且与所述连线平行的直线，还包括：将所述连线平移通过所述质心，获得所述直线；或者，过所述质心作一条与所述连线平行的直线。

16、本发明的另一方面提供了一种基于数字高程模型的斜坡单元剖面线的提取装置，所述装置包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该装置实现如上所述方法的步骤。

17、本发明的又一方面还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

18、本发明的又一方面提供一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。

19、本发明的基于数字高程模型的斜坡单元剖面线的提取方法、装置和产品，能够正确反应斜坡单元的地形高低态势，避免由于误差或单点异常造成的结果异常，保证结果的准确性。

20、本发明的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在说明书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。

21、本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。

技术特征：

1.一种基于数字高程模型的斜坡单元剖面线的提取方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，所述沿斜坡单元的水平方向，在所述斜坡单元的边界上以数字高程模型精度为间距均匀分布若干边界节点，包括：

5.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，

6.一种基于数字高程模型的斜坡单元剖面线的提取装置，包括处理器和存储器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该装置实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

8.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现权利要求1至5中任一项所述方法的步骤。

技术总结本发明提供一种基于数字高程模型的斜坡单元剖面线的提取方法和装置，包括：沿斜坡单元的水平方向，在其边界上以DEM精度为间距均匀分布若干边界节点；从DEM中获取所有边界节点的节点高程值；基于节点高程值，获取若干关联高程值；选择一个高程关联值作为阈值，基于阈值对所有节点高程值分成高低两组，获取斜坡单元在xoy平面上投影的二维投影多边形的质心；在二维投影多边形上，分别获取从质心到高低两组中边界节点的高组和低组向量；分别获取高组向量的高组平均点和低组向量的低组平均点；基于高组平均点和低组平均点的连线，获取一条过质心且与连线平行的直线；生成斜坡单元的剖面线。本发明能够正确反应斜坡单元的地形高低态势，保证结果的准确性。技术研发人员：佟彬,曲雪妍,万小乐,张艳玲,陈玺,代雪峰,王成龙,李昺,张威受保护的技术使用者：中国地质环境监测院（自然资源部地质灾害技术指导中心）技术研发日：技术公布日：2024/7/29