流域地形3D打印方法及装置、电子设备、存储介质.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114103127A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202210080675.6(22)申请日2022.01.24(71)申请人武汉幻城经纬科技有限公司地址430000湖北省武汉市东湖新技术开发区汤逊湖北路36号新能源研发基地3号楼一单元三层301室(72)发明人吴红燕张学全罗云(74)专利代理机构武汉红观专利代理事务所(普通合伙)42247代理人陈凯(51)Int.Cl.B29C64/386(2017.01)B33Y50/00(2015.01)权利要求书4页说明书11页附图5页(54)发明名称流域地形3D打印方法及装置、电子设备、存储介质(57)摘要本发明公开一种流域地形3D打印方法及装置、电子设备、存储介质，所述方法包括：获取目标流域的河道断面观测数据和周边山地地形数据；分别计算河道的河谷点，基于带参数的四次Hermite样条曲线对各个河谷点进行平滑处理得到河谷线；沿着平行于河谷线方向对河床地形进行插值，分别计算插值点的位置和水深值，得到河床地形数据；融合山地地形数据和河床地形数据，对河床地形数据进行标准网格重采样，生成山地河床一体化地形数据；根据山地河床一体化地形数据进行3D打印，得到流域地形3D模型。本发明以平行于河谷线方向进行河床地形采样，得到更贴近于真实的河床分布，并在标准格网下实现了山地河床一体化建模，能够更精细地表达流域地形分布。CN114103127ACN114103127A权利要求书1/4页1.一种流域地形3D打印方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标流域的河道断面观测数据和周边山地地形数据；根据每个河道断面观测数据分别计算河谷点，基于带参数的四次Hermite样条曲线对各个河谷点进行平滑处理得到河谷线；沿着平行于河谷线方向对河床地形进行插值，分别计算插值点的位置和水深值，得到河床地形数据；融合山地地形数据和河床地形数据，根据地形行列位置对河床地形数据进行标准网格重采样，生成山地河床一体化地形数据；根据山地河床一体化地形数据获取地形长度和宽度，设置相关参数进行3D打印，得到流域地形3D模型。2.根据权利要求1所述的流域地形3D打印方法，其特征在于，所述基于带参数的四次Hermite样条曲线对各个河谷点进行平滑处理得到河谷线具体包括：设断面Ci的河谷点Ti对应的位置坐标为(xi,yi)，断面Ci+1的河谷点Ti+1对应的位置坐标为(xi+1,yi+1)，i∈[1,M]，M为原始断面总数，设Ti和Ti+1之间沿x轴以等步长进行均分成K段，第w个插值断面的河谷点Ti,w的位置坐标为(xi,w,yi,w)，则Ti,w的横坐标计算公式为：根据四次Hermite样条曲线算法计算得到Ti,w的纵坐标为：其中和是河谷线在断面Ci和Ci+1的偏转角，系数计算公式为：其中，参数根据横坐标计算得到：参数为系数。3.根据权利要求1所述的流域地形3D打印方法，其特征在于，所述沿着平行于河谷线方向对河床进行插值，分别计算插值点的位置和水深值，得到河床地形数据具体包括：以河谷点Ti为起点，以步长d2沿着河谷线进行插值，基于四次Hermite样条曲线计算插值点的位置坐标，基于线性插值计算插值点的水深；设河谷点Ti和Ti+1的之间共有S个插值点，其中第s个插值点的水深h(s)计算公式为：2CN114103127A权利要求书2/4页其中，表示向下取整，分别表示河谷点Ti、Ti+1的水深，L表示河谷点Ti和Ti+1的之间的长度；依次以断面Ci上的特征点为起点，分别沿平行于河谷线方向进行河床插值，计算河床插值点的位置坐标、水深，基于插值点的河面高程和插值点的水深计算河床插值点地形高程；基于各个河床插值点的位置坐标和地形高程构建河床地形数据。4.根据权利要求3所述的流域地形3D打印方法，其特征在于，所述依次以断面Ci上的特征点为起点，分别沿平行于河谷线方向进行河床插值，计算河床插值点的位置坐标、水深，基于插值点的河面高程和插值点的水深计算河床插值点地形高程具体包括：将河谷线插值后的河道断面观测数据投影到平面上构建二维平面坐标系；依次以断面数据Ci上的特征点为起点，以步长d2沿着平行于河谷线方向进行插值，计算插值点在二维平面坐标系下的位置坐标值；基于相邻两个测量点的水深，运用线性插值方法得到第g个插值点的水深h(g)；基于插值点的河面高程和插值点的水深计算河床插值点地形高程H(g)：其中E(g)为第g个插值点的河面高程。5.根据权利要求1所述的流域地形3D打印方法，其特征在于，所述融合山地地形数据和河床地形数据，根据地形行列位置对河床地形数据进行标准网格重采样具体包括：根据山地地形DEM数据的分辨率在河道正方形外包范围内构建单位正方形的标准网格；以河道