一种基于双TPI参数的地形特征点提取方法技术

本发明专利技术提供一种地形特征点的提取方法和装置。所述方法包括：设定提取结果的类型；以目标点为基准选取第一邻域及第二邻域，其中所述第一邻域的尺度大于所述第二邻域的尺度；根据所述第一邻域及所述第二邻域内的高程值，判断所述目标点的类型；当所述目标点满足提取条件时，提取所述目标点。本发明专利技术在地形特征点的提取过程中通过两个邻域对目标点的类型进行判断，判断结果更加准确，能够提高提取结果的准确度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于双TPI参数的地形特征点提取方法
本专利技术涉及数字地形分析
，尤其涉及一种地形特征点的提取方法和装置。
技术介绍
山脊点、山谷点是两类重要的地形特征点，它们对地形、地貌具有一定的控制作用。在数字地形分析中，山脊点和山谷点的提取和分析是很有必要的。目前可以通过地形位置指数(TopographicPositionIndex，TPI)判断目标点所处的地形位置，即目标点的类型。地形位置指数TPI是AndrewWeiss在2001年提出的，它是地形分类体系的基础参数。TPI的基本原理是研究目标点与其邻域高程平均值的差值，表达式如式(1)所示：式(1)中，TPI为地形位置指数，z为目标点高程值，为目标点邻域内所有地形点的高程平均值。AndrewWeiss还提出，可以根据TPI与邻域内所有地形点的高程值的均方根来设定阈值，超过一特定阈值则为山脊点，低于另一特定阈值则为山谷点，比如当TPI＞1SD时，目标点位于山脊；当TPI＜-1SD时，目标点位于山谷，其中SD为目标点邻域内所有地形点的高程值的均方根，表达式如式(2)所示：式(2)中，n为目标点邻域内所有地形点的个数，zi为目标点邻域内所有地形点的高程值，为目标点邻域内所有地形点的高程平均值。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下技术问题：现有的基于TPI参数提取地形特征点的方法，通过比较目标点的TPI值和SD值，从而判断出目标点所处的地形位置，导致提取结果易受到地表粗糙度影响，对于同一目标点，选择不同的邻域尺度，会得到不同甚至相反的提取结果，提取结果的准确度较差。
技术实现思路
本专利技术提供的地形特征点的提取方法和装置，能够提高提取结果的准确度。第一方面，本专利技术提供一种地形特征点的提取方法，包括：设定提取结果的类型；以目标点为基准选取第一邻域及第二邻域，其中所述第一邻域的尺度大于所述第二邻域的尺度；根据所述第一邻域及所述第二邻域内的高程值，判断所述目标点的类型；当所述目标点满足提取条件时，提取所述目标点。可选地，所述提取结果的类型包括山脊点和山谷点。可选地，所述根据所述第一邻域及所述第二邻域内的高程值，判断所述目标点的类型包括：根据所述第一邻域内的高程值，计算所述目标点的第一地形位置指数TPI1和第一均方根高程值SD1，并根据所述第二邻域内的高程值，计算所述目标点的第二地形位置指数TPI2和第二均方根高程值SD2；比较TPI1和SD1的值，并比较TPI2和SD2的值；如果TPI1＞SD1且TPI2＞SD2，则判断所述目标点为山脊上的凸起点，如果TPI1＜-SD1且TPI2＜-SD2，则判断所述目标点为山谷上的凹陷点。可选地，所述当所述目标点满足提取条件时，提取所述目标点包括：当设定提取结果的类型为山脊点时，提取山脊上的凸起点；当设定提取结果的类型为山谷点时，提取山谷上的凹陷点。可选地，所述第一邻域及所述第二邻域的形状为圆形、环形或方形。第二方面，本专利技术提供一种地形特征点的提取装置，包括：设定模块，用于设定提取结果的类型；邻域选取模块，用于以目标点为基准选取第一邻域及第二邻域，其中所述第一邻域的尺度大于所述第二邻域的尺度；判断模块，用于根据所述第一邻域及所述第二邻域内的高程值，判断所述目标点的类型；提取模块，用于当所述目标点满足提取条件时，提取所述目标点。可选地，所述设定模块设定的提取结果的类型包括山脊点和山谷点。可选地，所述判断模块包括：计算单元，用于根据所述第一邻域内的高程值，计算所述目标点的第一地形位置指数TPI1和第一均方根高程值SD1，并根据所述第二邻域内的高程值，计算所述目标点的第二地形位置指数TPI2和第二均方根高程值SD2；比较单元，用于比较TPI1和SD1的值，并比较TPI2和SD2的值；判断单元，用于当TPI1＞SD1且TPI2＞SD2时，判断所述目标点为山脊上的凸起点，还用于当TPI1＜-SD1且TPI2＜-SD2时，判断所述目标点为山谷上的凹陷点。可选地，所述提取模块用于当设定提取结果的类型为山脊点时，提取山脊上的凸起点；还用于当设定提取结果的类型为山谷点时，提取山谷上的凹陷点。可选地，所述邻域选取模块选取的第一邻域及第二邻域的形状为圆形、环形或方形。本专利技术提供的地形特征点的提取方法和装置，以目标点为基准选取不同尺度的两个邻域，通过两个邻域分别计算TPI和SD，得到两组TPI和SD后，通过双重判断，得到目标点的类型，通过第一邻域初步判断目标点所处的地形位置；通过第二邻域对目标点所处位置进行准确定位，与现有技术相比，判断结果更加准确，减弱了邻域半径参数对提取结果的影响，能够提高提取结果的准确度。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的地形特征点的提取方法的流程图；图2a为使用现有方法提取山脊点时的一种提取结果示意图；图2b为使用现有方法提取山脊点时的另一种提取结果示意图；图2c为使用本专利技术实施例提供的方法提取山脊点时的一种提取结果示意图；图3为本专利技术一实施例提供的地形特征点的提取装置的结构示意图；图4为图3所示装置中判断模块的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种地形特征点的提取方法，如图1所示，所述方法包括：S11、设定提取结果的类型。通常将提取结果的类型设定为山脊点或山谷点。S12、以目标点为基准选取第一邻域及第二邻域，其中第一邻域的尺度大于第二邻域的尺度。在实际选取邻域时，第一邻域及第二邻域的形状可以采用圆形、环形、方形或定制的不规则形状。S13、根据第一邻域及第二邻域内的高程值，判断目标点的类型。S14、当目标点满足提取条件时，提取目标点。下面以采用两个圆形邻域为例进行具体说明，以目标点为圆心，选取两个不同半径的圆形邻域，其中第一邻域的半径为R1，第二邻域的半径为R2，且R1>R2。在第一邻域内，根据目标点及相邻地形点的高程值，根据式(1)计算得到目标点的第一地形位置指数TPI1，并根据式(2)计算得到第一均方根高程值SD1，在第二邻域内，根据目标点及相邻地形点的高程值，根据式(1)计算得到目标点的第二地形位置指数TPI2，并根据式(2)计算得到第二均方根高程值SD2，比较TPI1和SD1的值，如果TPI1＞SD1，可以初步判断目标点位于山脊，如果TPI1＜-SD1，可以初步判断目标点位于山谷。为了提高提取结果的准确度，进一步比较TPI2和SD2的值。当TPI1＞SD1时，如果TPI2＞SD2，则判断目标点为山脊上的凸起点，如果-SD2≤TPI2≤SD2，则判断目标点为山脊上的平地点，如果TPI2＜-SD2，则判断目标点为山脊上的凹陷点。类似地，当TPI1＜-SD1时，如果TPI2＞SD2，则判断目标点为山谷上的凸起点，如果-SD2≤TPI2≤SD2，则判断目标点为山谷上的平地点，如果TPI2＜-SD2，则判断目标点为山谷上的凹陷点。当提取山脊点时，我们只提取山脊上的凸起点，即当TPI1＞SD本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种地形特征点的提取方法，其特征在于，包括：设定提取结果的类型；以目标点为基准选取第一邻域及第二邻域，其中所述第一邻域的尺度大于所述第二邻域的尺度；根据所述第一邻域及所述第二邻域内的高程值，判断所述目标点的类型；当所述目标点满足提取条件时，提取所述目标点。

【技术特征摘要】
1.一种地形特征点的提取方法，其特征在于，包括：设定提取结果的类型；以目标点为基准选取第一邻域及第二邻域，其中所述第一邻域的尺度大于所述第二邻域的尺度；根据所述第一邻域及所述第二邻域内的高程值，判断所述目标点的类型；当所述目标点满足提取条件时，提取所述目标点。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取结果的类型包括山脊点和山谷点。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一邻域及所述第二邻域内的高程值，判断所述目标点的类型包括：根据所述第一邻域内的高程值，计算所述目标点的第一地形位置指数TPI1和第一均方根高程值SD1，并根据所述第二邻域内的高程值，计算所述目标点的第二地形位置指数TPI2和第二均方根高程值SD2；比较TPI1和SD1的值，并比较TPI2和SD2的值；如果TPI1＞SD1且TPI2＞SD2，则判断所述目标点为山脊上的凸起点，如果TPI1＜-SD1且TPI2＜-SD2，则判断所述目标点为山谷上的凹陷点。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当所述目标点满足提取条件时，提取所述目标点包括：当设定提取结果的类型为山脊点时，提取山脊上的凸起点；当设定提取结果的类型为山谷点时，提取山谷上的凹陷点。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一邻域及所述第二邻域的形状为圆形、环形或方形。6.一种地形特征点的提取...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玲达，郝利云，于荣欢，郭静，吕雅帅，郝红星，胡华全，巩向武，
申请(专利权)人：中国人民解放军装备学院，
类型：发明
国别省市：北京,11