基于數(shù)字建筑物模型dbm的輸電線路房屋拆遷量計算方法
【專利摘要】一種基于數(shù)字建筑物模型DBM的輸電線路房屋拆遷量計算方法，包括以下步驟a.用數(shù)字正射影像DOM疊加點云數(shù)據(jù)，獲取輸電線路房屋拆遷區(qū)房屋輪廓和房屋點云數(shù)據(jù)，生成數(shù)字建筑物模型DBM確定房屋類型；b.用數(shù)字高程模型DEM對數(shù)字建筑物模型DBM進行歸一化，結(jié)合房屋類型，計算房屋平均對地高度，生成房屋高度數(shù)據(jù)集，從而獲得拆遷區(qū)房屋高度；c.用拆遷區(qū)房屋高度數(shù)據(jù)集獲取房屋層高；d.用c、b的結(jié)果確定房屋層數(shù)、房屋面積；e.用上述結(jié)果結(jié)合線路路徑信息輸出輸電線路房屋拆遷量計算報表。本發(fā)明將該技術(shù)用于輸電線路房屋拆遷量計算工作，可以大大減輕相關(guān)測量工作的人力物力投入，同時又能快速、安全、準(zhǔn)確的獲取拆遷數(shù)據(jù)。
【專利說明】基于數(shù)字建筑物模型DBM的輸電線路房屋拆遷量計算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于遙感【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種利用三維激光雷達獲取輸電線路拆遷區(qū)房屋數(shù)據(jù)，通過一系列算法實現(xiàn)輸電線路房屋拆遷量自動計算的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路房屋拆遷量計算是輸電線路設(shè)計中十分重要的工作之一，對于輸電線路路徑選擇、成本控制有著重要意義。傳統(tǒng)的輸電線路房屋拆遷量計算工作依賴的技術(shù)手段一般為傳統(tǒng)工程測量或傳統(tǒng)航空攝影測量技術(shù)，并輔以實地調(diào)繪，工程測量技術(shù)精度準(zhǔn)確，但工作周期長，效率較低，對于拆遷量較大、線路較長且工程周期較短的輸電線路工程并不適用；傳統(tǒng)航測技術(shù)可以較快的獲得房屋形狀，但受制于高程精度較差、投影差等問題，在房屋采集過程中經(jīng)常會出現(xiàn)房屋高程不準(zhǔn)確、房屋遺漏等問題，且由于影像的現(xiàn)勢性的問題，往往捕捉不到房屋更新的信息。
[0003]機載激光雷達技術(shù)的出現(xiàn)將極大改善了輸電線路房屋拆遷量計算工作的現(xiàn)狀，無人機技術(shù)的發(fā)展為激光雷達設(shè)備提供了新的移動平臺。利用無人機搭載激光雷達設(shè)備有著傳統(tǒng)機載平臺無法比擬的優(yōu)勢:(1)無人駕駛不會造成人員傷亡，安全性高；(2)不受地理條件的限制，對起降條件要求較低，即使遇到地震洪澇等自然災(zāi)害，只要能找到一塊相對空曠的公路或者硬地面即可實現(xiàn)起降；(3)體積較小，轉(zhuǎn)場方便，置建費用較低，運營成本、維護成本和操作手的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于載人機系統(tǒng)，具有低投入、高回報的優(yōu)勢。
[0004]作為一種主動式測量技術(shù)，能夠快速獲取大面積地表三維數(shù)據(jù)，具有可穿透植被、自動化程度高、高精度以及作業(yè)成本低等特點。可用于快速生產(chǎn)數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字表面模型(DSM)和數(shù)字正射影像(D0M)，也可用于城市三維建模、自然災(zāi)害評估、資源調(diào)查、海洋監(jiān)測、大型工程測量等各個方面。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明利用無人機三維激光雷達技術(shù)實時快速獲取輸電線路房屋數(shù)據(jù)，提供一種計算房屋高度、房屋層數(shù)、房屋類型、房屋面積并自動生成輸電線路房屋拆遷量計算報表的方法，用以減輕拆遷計算工作量且給出精準(zhǔn)拆遷信息。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下主要技術(shù)方案:
[0007]a.利用三維激光雷達數(shù)據(jù)生成的數(shù)字正射影像DOM疊加點云數(shù)據(jù)，精確獲取輸電線路拆遷區(qū)房屋輪廓和房屋點云數(shù)據(jù)，用此數(shù)據(jù)生成數(shù)字建筑物模型DBM，對DBM進行坡度計算以確定房屋類型；
[0008]b.用數(shù)字高程模型DEM對數(shù)字建筑物模型DBM進行歸一化，結(jié)合房屋類型，計算房屋平均對地高度，生成房屋高度數(shù)據(jù)集，從而獲得拆遷區(qū)房屋高度；
[0009]c.用拆遷區(qū)房屋高度數(shù)據(jù)集獲取房屋層高；
[0010]d.用c、b的結(jié)果確定房屋層數(shù)、房屋面積；
[0011]e.用上述結(jié)果結(jié)合線路路徑信息輸出輸電線路房屋拆遷量計算報表。[0012]利用DBM判斷線路區(qū)域房屋類型是指:計算DBM中每個房屋區(qū)域中心與中心臨近格網(wǎng)間的高差，以此高差計算房屋表面坡度，設(shè)定坡度閾值，判定表面坡度與閾值的關(guān)系，以此判定平頂房與尖頂房，分別對它們進行計數(shù)和編號輸出。
[0013]利用DBM與DEM (數(shù)字高程模型)獲取線路區(qū)房屋高度是指利用DEM對DBM進行歸一化，結(jié)合房屋類型，計算房屋平均對地高度，生成房屋高度數(shù)據(jù)集的方法；
[0014]利用拆遷區(qū)房屋高度數(shù)據(jù)集獲取房屋層高是指以房屋層高經(jīng)驗值為初始條件，利用統(tǒng)計分析算子獲取拆遷區(qū)域房屋高度最小值hmin，最大值hmax，以及以hmin、hmax為邊界的多個分段高度數(shù)據(jù)集，再對多個數(shù)據(jù)集進行統(tǒng)計分析精確判定拆遷區(qū)房屋單層高度。
[0015]判定房屋層數(shù)、計算房屋面積是指對于平頂房，層數(shù)=房屋高度/單層高度，總面積=單層面積X層數(shù)；尖頂房，如果層數(shù)是I層，總面積=單層面積，如果層數(shù)大于1，層數(shù)總面積=單層面積X (層數(shù)+0.5)。
[0016]本發(fā)明的有益效果是，以利用DEM對DBM進行歸一化獲取房屋高度直觀快速；利用DBM判斷線路區(qū)域房屋類型的方法能夠準(zhǔn)確獲取復(fù)雜房屋信息；通過計算分析判定的房屋層數(shù)與房屋面積輸出輸電線路房屋拆遷量計算表。將本發(fā)明用于輸電線路房屋拆遷量計算工作，可以大大減輕相關(guān)測量工作的人力物力投入，同時又能快速、安全、準(zhǔn)確的獲取數(shù)據(jù)，是一個很有前途的研究方向，并且有著很重要的實用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖1是基于數(shù)字建筑物模型DBM的輸電線路房屋拆遷量計算方法的流程圖；
[0018]附圖2是利用DBM判斷拆遷區(qū)域房屋類型流程圖；
[0019]附圖3是利用DBM與DEM數(shù)字高程模型獲取線路區(qū)房屋高度流程圖；
[0020]附圖4是判定房屋層數(shù)、計算房屋面積流程圖；
`[0021 ]附圖5是DBM和歸一化后DBM效果圖；
[0022]附圖6是輸出的輸電線路房屋拆遷量計算報表(局部)；
[0023]附圖7是輸出的平頂房單層高度值表；
[0024]附圖8是輸出的單層尖頂房高度數(shù)據(jù)集。
【具體實施方式】
[0025]參照附圖對本發(fā)明具體流程做詳細(xì)說明，包括如下步驟:
[0026](I)判定拆遷區(qū)房屋類型
[0027]計算DBM中每個房屋區(qū)域中心與中心臨近格網(wǎng)間的高差，以此高差計算房屋表面坡度，設(shè)定坡度閾值，判定表面坡度與閾值的關(guān)系，以此判定平頂房與尖頂房，分別對它們進行計數(shù)和編號輸出。坡度計算公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于數(shù)字建筑物模型DBM的輸電線路房屋拆遷量計算方法，包括采集獲取輸電線路拆遷區(qū)房屋信息，并自動生成輸電線路房屋拆遷量計算報表各步驟，其特征在于方法步驟如下: a.利用三維激光雷達數(shù)據(jù)生成的數(shù)字正射影像DOM疊加點云數(shù)據(jù)，精確獲取輸電線路拆遷區(qū)房屋輪廓和房屋點云數(shù)據(jù)，用此數(shù)據(jù)生成數(shù)字建筑物模型DBM，對DBM進行坡度計算以確定房屋類型； b.用數(shù)字高程模型DEM對數(shù)字建筑物模型DBM進行歸一化，結(jié)合房屋類型，計算房屋平均對地高度，生成房屋高度數(shù)據(jù)集，從而獲得拆遷區(qū)房屋高度； c.用拆遷區(qū)房屋高度數(shù)據(jù)集獲取房屋層高； d.用c、b的結(jié)果確定房屋層數(shù)、房屋面積； e.用上述結(jié)果結(jié)合線路路徑信息輸出輸電線路房屋拆遷量計算報表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)字建筑物模型DBM的輸電線路房屋拆遷量計算方法，其特征在于:步驟a對DBM進行坡度計算以確定房屋類型是指，計算DBM中每個房屋區(qū)域中心與中心臨近格網(wǎng)間的高差，以此高差計算房屋表面坡度，設(shè)定坡度閾值，判定表面坡度與閾值的關(guān)系，以此判定平頂房與尖頂房，分別對它們進行計數(shù)和編號輸出，坡度計算公式如
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)字建筑物模型DBM的輸電線路房屋拆遷量計算方法，其特征在于:步驟b獲取拆遷區(qū)房屋高度的方法是， ①對DBM進行歸一化，即DBM與DEM進行減運算，公式如下:
nDBMfij j) =DBM(i； j) -DEM(i； j) 式中nDBM代表歸一化后的數(shù)字建筑物模型，nDBM(i；J)為nDBM中第i行第j列的高程值，也是獲得的拆遷區(qū)房屋的絕對高度；DBM(ij為數(shù)字建筑物模型中第i行第j列的高程值；DEM(ij為數(shù)字高程模型第i行第j列的高程值； ②獲得房屋高度數(shù)據(jù)集，以房屋類型為條件，平頂房高度以平均對地高度計算，尖頂房高度以最小對地高度計算； ③對高度數(shù)據(jù)集進行統(tǒng)計分析，在統(tǒng)計分析中加入單層平頂房和單層尖頂房高度經(jīng)驗值，獲得以下數(shù)據(jù):拆遷區(qū)房屋高度最大值與最小值；以最大值、最小值為邊界的多個分段高度數(shù)據(jù)集。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)字建筑物模型DBM的輸電線路房屋拆遷量計算方法，其特征在于:步驟c中利用拆遷區(qū)房屋高度數(shù)據(jù)集獲取房屋層高是指以拆遷區(qū)房屋層高經(jīng)驗值為初始條件，分析計算出拆遷區(qū)域房屋高度最小值hmin，最大值hmax，以及以hmin、hmax為邊界的多個分段高度數(shù)據(jù)集，再對多個數(shù)據(jù)集進行分析精確判定拆遷區(qū)房屋單層高度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于數(shù)字建筑物模型DBM的輸電線路房屋拆遷量計算方法，其特征在于，步驟d房屋層數(shù)、房屋面積的計算方法是:①判定房屋形狀； ②判定房屋高度，對于平頂房，首先判定房屋高度，如為單層，直接輸出面積；如為多層，計算層數(shù)，層數(shù)=房屋高度/單層高度，計算總面積，總面積=單層面積X層數(shù)；對于尖頂房:首先判定房屋高度，如為單層，直接輸出面積；如為多層，計算層數(shù)，層數(shù)=房屋高度/單層高度，計算總面積 ，總面積=單層面積X (層數(shù)+0.5)。
【文檔編號】G06F17/00GK103729334SQ201310728652
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】束龍, 胡丹暉, 魯莽, 張予, 白堯, 周凱, 魯非, 胡然 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)湖北省電力公司電力科學(xué)研究院, 河南省電力勘測設(shè)計院