專利名稱：一種三維空間場(chǎng)景擬合加密優(yōu)化技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三維空間場(chǎng)景擬合加密優(yōu)化技術(shù)，特別是一種通過(guò)綜合采用GPS(全球定位系統(tǒng))、慣性計(jì)量和磁場(chǎng)定向方式，實(shí)現(xiàn)混合定位、軌跡記錄，并將軌跡在三維空間場(chǎng)景中擬合從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地形加密優(yōu)化的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的發(fā)展和普及，三維地理信息系統(tǒng)在生產(chǎn)生活中的使用范圍廣闊。但是，目前三維地理信息系統(tǒng)的發(fā)展也非盡善盡美。在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)景中(如:野外工程作業(yè)、野外應(yīng)急搶險(xiǎn))，由于地質(zhì)情況復(fù)雜，需要使用高精度的局部路徑DEM數(shù)據(jù)。但限于地理信息數(shù)據(jù)的生產(chǎn)方式，測(cè)繪人員不易進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展工作，這樣的需求往往不能被滿足。本發(fā)明通過(guò)由人員或車輛攜帶包含GPS、慣性計(jì)量和磁場(chǎng)定向功能的混合定位裝置，記錄其精確移動(dòng)軌跡。通過(guò)將軌跡與空間內(nèi)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，從而在場(chǎng)景內(nèi)獲得準(zhǔn)確的地形加密優(yōu)化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種三維空間場(chǎng)景擬合加密優(yōu)化技術(shù)，通過(guò)使用GPS、慣性計(jì)量和磁場(chǎng)定向功能的混合定位裝置獲取人員或車輛的精確移動(dòng)數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)通過(guò)可靠的算法處理生成精確的移動(dòng)軌跡。將軌跡疊加在三維地理信息空間場(chǎng)景中對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，從而在場(chǎng)景內(nèi)獲得準(zhǔn)確的地形加密優(yōu)化。本發(fā)明一種三維空間場(chǎng)景擬合加密優(yōu)化技術(shù)的技術(shù)方案如下:第一步:首先獲得所有原始點(diǎn)數(shù)據(jù)的DEM和DTM值，并生成三維空間場(chǎng)景；第二步:人員或車輛攜帶可同時(shí)記錄GPS、慣性和磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的設(shè)備在需要加密數(shù)據(jù)的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，記錄原始數(shù)據(jù)；第三步:數(shù)據(jù)可同步或異步傳輸至數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)等待處理；第四步:數(shù)據(jù)生成步驟如下:1.將GPS數(shù)據(jù)繪制到三維空間中作為數(shù)據(jù)基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)；2.將臨近兩個(gè)GPS數(shù)據(jù)時(shí)間間隔內(nèi)所記錄的慣性數(shù)據(jù)在時(shí)間軸上進(jìn)行連續(xù)，從而得到一條三維慣導(dǎo)數(shù)據(jù)線；3.將起始時(shí)刻GPS的定位點(diǎn)作為慣導(dǎo)數(shù)據(jù)線的起點(diǎn)，并通過(guò)該時(shí)刻磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的方向確定慣導(dǎo)數(shù)據(jù)起始X-Y平面方向；4.將這些空間中的線首尾相連獲得原始的定位軌跡數(shù)據(jù)；第五步:將第四步生成的原始數(shù)據(jù)通過(guò)多小波變換算法進(jìn)行降噪，獲得優(yōu)化后的軌跡數(shù)據(jù)；第六步:軌跡數(shù)據(jù)優(yōu)化后查看全部軌跡，很可能存在軌跡的交叉點(diǎn)上高程坐標(biāo)不相等的情況。此時(shí)，使用B條樣算法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理生成最終軌跡數(shù)據(jù)；第七步:使用最終軌跡數(shù)據(jù)與三維空間場(chǎng)景內(nèi)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，生成最終局部加密優(yōu)化的三維空間場(chǎng)景。本發(fā)明一種三維空間場(chǎng)景擬合加密優(yōu)化技術(shù)相對(duì)于以往技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于:減小了使用高精度地理信息數(shù)據(jù)的高成本問(wèn)題，只需對(duì)特定關(guān)注區(qū)域進(jìn)行定制化數(shù)據(jù)加密處理。在測(cè)量過(guò)程中，使用GPS數(shù)據(jù)與慣導(dǎo)數(shù)據(jù)結(jié)合的方式，即避免了 GPS定位軌跡不連續(xù)、缺乏細(xì)節(jié)的缺點(diǎn)，又避免了慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差累積問(wèn)題。同時(shí)為避免GPS系統(tǒng)方向測(cè)量的不精確，使用磁場(chǎng)數(shù)據(jù)確定方向，最大化的實(shí)現(xiàn)精確的空間定位和軌跡還原。


圖1是本發(fā)明一種三維空間場(chǎng)景擬合加密優(yōu)化技術(shù)的軌跡生成示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一——山區(qū)搜救路徑生成:首先，確定計(jì)算區(qū)域A。第一步:制作區(qū)域A的DTM，根據(jù)區(qū)域A的實(shí)際情況建立三維GIS基礎(chǔ)-DTM，基于三維地理信息展示平臺(tái)，通過(guò)整合航空或者衛(wèi)星照片，DEM數(shù)據(jù)，合成具有真實(shí)坐標(biāo)和起伏的三維地形，然后通過(guò)加載三維模型、文字標(biāo)注、矢量數(shù)據(jù)等資料，構(gòu)建區(qū)域A三維場(chǎng)景，對(duì)于重點(diǎn)關(guān)心區(qū)域地形、地貌、地物，可以使用高分辨數(shù)據(jù)構(gòu)建一般精度的三維場(chǎng)景；第二步:利用工作人員攜帶定位設(shè)備B(包含GPS、慣性和磁場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄)在A區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)，設(shè)備采集位置數(shù)據(jù)并回傳到至數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)C中等待處理；第三步:將數(shù)據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)C中的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)生成算處理生成原始定位軌跡數(shù)據(jù)D ；第四步:對(duì)原始定位軌跡數(shù)據(jù)D進(jìn)行多小波變換以實(shí)現(xiàn)降噪，獲得優(yōu)化后的軌跡數(shù)據(jù)E ；第五步:對(duì)優(yōu)化后的軌跡數(shù)據(jù)E進(jìn)行b條樣算法數(shù)據(jù)融合處理生成最終軌跡數(shù)據(jù)F；第六步:將最終軌跡數(shù)據(jù)F擬合到原有三維地理信息空間A內(nèi)，此時(shí)場(chǎng)景A內(nèi)便已生成工作人員可行進(jìn)路徑區(qū)域的詳細(xì)地形，將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化還可作為空間導(dǎo)航數(shù)據(jù)使用。
權(quán)利要求
1.一種基于三維地理信息系統(tǒng)的移動(dòng)物體軌跡擬合方法，其特征是:綜合采用GPS (全球定位系統(tǒng))、慣性計(jì)量和磁場(chǎng)定向方式，實(shí)現(xiàn)混合定位、軌跡記錄，并將軌跡在三維空間場(chǎng)景中擬合從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地形加密優(yōu)化的技術(shù)，包括: (1)通過(guò)使用GPS、慣性計(jì)量和磁場(chǎng)定向功能的混合定位裝置獲取人員或車輛的精確移動(dòng)數(shù)據(jù)； (2)將獲取的數(shù)據(jù)通過(guò)可靠的算法處理生成精確的移動(dòng)軌跡； (3)將軌跡疊加在三維地理信息空間場(chǎng)景中對(duì)DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，從而在場(chǎng)景內(nèi)獲得準(zhǔn)確的地形加密優(yōu)化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)物體軌跡擬合方法，其特征在于數(shù)據(jù)采集人員或車輛攜帶可同時(shí)記錄GPS、慣性和磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的設(shè)備在需要加密地形數(shù)據(jù)的區(qū)域內(nèi)移動(dòng)，記錄數(shù)據(jù)。
3.權(quán)利要求1所述的可靠算法，其特征在于: (1)將GPS采集數(shù)據(jù)繪制到三維空間中作為數(shù)據(jù)基準(zhǔn)節(jié)點(diǎn)； (2)將臨近兩個(gè)GPS數(shù)據(jù)時(shí)間間隔內(nèi)所記錄的慣性數(shù)據(jù)在時(shí)間軸上進(jìn)行連續(xù)，從而得到一條三維慣導(dǎo)數(shù)據(jù)線； (3)將起始時(shí)刻GPS的定位點(diǎn)作為慣導(dǎo)數(shù)據(jù)線的起點(diǎn)，并通過(guò)該時(shí)刻磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的方向確定慣導(dǎo)數(shù)據(jù)起始X-Y平面方向； (4)將這些空間中的線首尾相連獲得原始的定位軌跡數(shù)據(jù)； (5)將原始的定位軌跡數(shù)據(jù)通過(guò)多小波變換算法進(jìn)行降噪，獲得優(yōu)化后的軌跡數(shù)據(jù)； (6)使用B條樣算法進(jìn)行數(shù)據(jù)融合處理生成最終軌跡數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明屬于數(shù)據(jù)采集領(lǐng)域，定義了一種綜合采用GPS(全球定位系統(tǒng))、慣性計(jì)量和磁場(chǎng)定向方式，實(shí)現(xiàn)混合定位、軌跡記錄，并將軌跡在三維空間場(chǎng)景中擬合從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地形加密優(yōu)化的方法。本發(fā)明首次將三者結(jié)合，即避免了GPS定位軌跡不連續(xù)、缺乏細(xì)節(jié)的缺點(diǎn)，又避免了慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差累積問(wèn)題。同時(shí)為避免GPS系統(tǒng)方向測(cè)量的不精確，使用磁場(chǎng)數(shù)據(jù)確定方向，最大化的實(shí)現(xiàn)精確的空間定位和軌跡還原，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)特定關(guān)注區(qū)域進(jìn)行定制化數(shù)據(jù)加密處理，降低了采購(gòu)高精度地理信息數(shù)據(jù)的高成本問(wèn)題。
文檔編號(hào)G06F17/30GK103186546SQ20111044621
公開(kāi)日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者陳建武, 呂達(dá), 南云, 徐園, 劉俊偉, 李蔚蔚 申請(qǐng)人:象山縣供電局