基于M估计的DEM精度评价

为了克服数字高程模型(DEM)精度估计中传统方法受误差分布非正态性的影响,发展了基于自适应M(AM)估计的DEM精度评价.AM估计以高崩溃污染率的估计值为DEM误差指标初值,以误差残差分布为误差权重选择依据,通过对估值结果多次迭代,最终实现DEM误差估计.以DEM误差均值和标准差为精度指标,数值试验和实例分析表明,传统的非抗差估计法受粗差影响最为严重,使其估计结果远偏离真值;尽管"3σ准则"和传统的抗差估计法能够剔除部分粗差,但一定程度上仍受粗差影响,使结果的精度较低;AM估计受粗差影响最小,对DEM误差指标估计精度最高,可用于误差非正态分布的DEM精度评价.     

基于等高线的数字高程模型带状区域建模法

为简化传统方法用等高线地形图建立数字高程模型(DEM)时需先提取离散点数据、构建大量不规则三角形网(TIN)的繁琐过程,提出简便的带状区域法.首先对等高线进行完整性处理并按多边形编号存储,利用既有的等高线及其单边邻接关系将整个地形图划分为相互独立的带状区域,形成DEM模型;通过搜索查询点所在的带状区域及对应的等高线高程值,采用距离加权平均法计算查询点的高程.该方法建立的DEM模型明显减少了网格数量和存储空间,高程插值计算精度不低于TIN法,建模效率提高,适合于建立基于等高线的大型DEM.     

基于不同比例尺的DEM地形信息比较

运用比较分析与数理统计的方法，以1：1万DEM为基准，探讨在黄土丘陵沟壑区以1：5万地形图为基础所建立的数字高程模型描述地表形态的精度特征。实验样区为陕北绥德县韭园沟流域，基本技术平台为ARC／VIEW地理信息系统软件。研究结果表明，在该地区内，利用1；5万DEM所提取的地面坡度、剖面曲率、平面曲率3种地形因子都不同程度地存在着误差。其研究成果对于DEM应用精度的估算与误差的纠正有一定的指导意义。     

数字高程模型DEM及其显示

针对应用建模方法中建模数据的获取问题，在介绍数字高程模型(DEM)的数据采集方法和等高线模型、规则格网模型和不规则三角网模型三种表示模型的基础上，论述了基于等高线的建模方法。指出不规则三角网(TIN)与规则格网(RSG)的优缺点，并通过对相同等高线数据进行处理生成TIN和RSG图。结果证明，在两者不考虑数据结构的情况下，不论在误差方面还是在数据质量方面，TIN明显占有优势。     

利用不同数字高程模型的水系提取对比分析

水系提取是研究流域水文的基础,基于单流向算法(D8),选取SRTM DEM与ASTER GDEM两种高程数据提取水系,试验得出SRTM的汇流累积量阈值为10 000(栅格),GDEM的汇流累积量阈值设定为90 000(栅格).分别用两种DEM合适阈值提取的水系结果对比分析,并利用实际河网和遥感影像进行验证,结果表明:利用SRTM DEM提取大范围水系的精度和效率较高.相对于平坦地区,地形起伏大的地区精度更高.可用于指导水系提取时数据源的选取.     

数字高程模型的建立与分析应用

为了用数字高程模型实现区域地形表面的数字化表达,通过对比分析的方法,研究了不规则格网(TIN)和规则格网生成的几种算法,对几种算法进行了比较,同时对数字高程模型的应用进行了分析,结果表明,逐点内插法十分灵活,内插效率较高,精度较高,计算方法简单又不需很大的计算机内存,因此逐点内插法是目前DEM生产中常用的内插方法;随着算法的不断改进和完善,DEM生成效率和精度的提高,其应用前景将十分广阔.     

复杂条带状沟谷地形点云抽稀与内插算法对数字高程模型构建的精度影响

针对点云数据构建数字高程模型(DEM)的精度受点云抽稀和内插算法等因素影响的问题,设计不同点云抽稀方法和不同内插算法对DEM构建精度影响的两组试验,寻求适用于复杂条带状泥石流沟谷地形构建DEM的组合方法 .利用空间抽稀、体素分割抽稀、随机抽稀3种方法以96%的抽稀率对原始点云数据进行抽稀,得到的抽稀结果再分别应用自然邻点插值法、反距离权重法(IDW)、克里金法、样条函数法4种内插算法进行内插,共构建出12种组合生成DEM的方法,对每种组合方法构建的DEM进行高程和坡度精度评价分析.结果表明,针对泥石流沟谷地形空间抽稀条件下利用IDW进行DEM内插的结果最为可靠,拟合优越度为0.999 540,平均误差为0.746 2 m,中误差为1.262 9 m.     

DEM与TIN的数据精度与应用领域的对比分析

规则格网DEM(Digital Elevation Model)和不规则三角网TIN(Triangulated Irregular Network)是表面建模的两种方法,它们各自具有不同的特征及其适用范围.以陕西省耀县1∶5万比例尺的DEM为基准数据,以ArcGIS地理信息系统软件为数据处理平台,对DEM与TIN在基本地形因子提取、数据量与显示速度、数据精度等方面进行对比分析,提出在实际应用中具体的选择方案.     

基于DEM的分布式斜坡稳定性模型在黄土沟壑区浅层滑坡中的应用

为评价SINMAP模型在黄土地区对浅层滑动稳定性分析的适用性和可靠性,基于1-5 000地形图获得数字化高程模型(DEM)和潜在的土壤湿度环境,利用室内和现场实验获取的物理力学参数,结合现场钻探和探槽估计的土层厚度分布,得出地表稳定性指数等级分布图。通过现场测量绘制的滑坡分布图与模拟结果对比和统计得出:实际滑坡分布多位于不稳定区域;模型的精度主要受DEM数据精度的控制,同时,滑坡检验点的位置对其也产生一定的影响,而空间参数差异变化对模型的影响较小。     

基于遥感影像的DEM地形信息增强表达研究——以梯田DEM构建为例

将遥感影像信息应用于梯田DEM构建是实现DEM地形信息增强表达的有效方式.通过RTK测量方法获取梯田实验样区实测点高程数据,构建了0.5 m分辨率Hc-DEM作为对“真实地表面”的模拟.根据1∶10000国家基本比例尺地形图精度标准,基于Hc-DEM提取等高距5 m等高线并插值生成5 m分辨率DEM,以该数据作为基础数据分别使用快速构建方法与基于田面边界的梯田DEM构建方法进行梯田DEM构建,实现梯田信息在DEM数据上的信息强化表达.对比分析上述4种DEM数据的高程频率特征,并以Hc-DEM数据作为参照求取高程中误差,结果表明从遥感影像上获取相关梯田信息进而辅助梯田DEM表达具有可行性,基于田面边界的梯田DEM构建方法对梯田地形强化效果相对较优,该研究将为构建其他有遥感信息加入的地形信息增强DEM提供一定参考.     

基于DEM的流域特征提取及应用

依据数字高程模型(DEM)提取流域特征信息的基本原理,对DEM在非点源污染研究领域的应用进行了有益的探索.应用密云水库北部流域的DEM进行了流域的刻划及SWAT模型运行单元水文响应单元(HRUs)的生成,在集水区面积阈值为2 km2的水平上得到的流域水系主河道与实际水分有最大相似性,共生成310个子流域和594个HRUs.从DEM刻划结果准确性的检验等3个方面讨论并总结了应用结果.     

基于三角形索引顶点数据结构的三维地形绘制算法

DEM在众多领域有着广泛的应用,DEM生成算法已成为当前的一个研究热点.TIN是目前DEM的两种重要结构之一.提出基于三角形索引顶点数据结构的三维地形绘制算法.该算法对重复的三角形顶点数据只存储一次,避免了高程数据的重复存储;减少了绘制命令的调用次数;提高了绘制效率.     

DEM最优线性生成技术——MADEM

讨论了DEM生成方法和高精度、高保真问题.指出评价生成方法的误差必须顾及内插模型的截断误差,并把它作为主要部分;给出了新型的地图代数DEM生成方法--MADEM(map algebra DEM),它是定义在最速下降线水平投影上的线性插值方法,通过赋值点线间的加权Voronoi的递归内插过程实现.它在同样条件下,具有远高于Delaunay构网下三角形上的线性插值方法精度,并具有高保真特性.分析和实例比较表明它是目前DEM最优的线性内插方法.     

不规则三角形网上的等值线索进过程

提出一种以绘图域不规则曲边三角形网络为基础的曲面化函数等值线计算机作图方法。该方法吸取了矩形网格曲面插值法和不规则三角形网络线性插值法的优点 ,采用局部坐标映射变换原理对直边及曲边不规则三角形单元进行正规化处理 ,并根据走向关系建立 6种基本等值线追索方式 ,以及追索结束判断式。通过实例表明该法具有对原始数据点保真、内外边界拟合度高等功能 ,可用于高精度与复杂等值线作图。     

基于空间分析方法对TIN模型建立后平区域的修正

基于等高线和其他地形特征要素构建的TIN模型，再内插生成DEM往往存在大量不合理平三角形造成的平坦区域，针对这些不合理的平坦区域提出了利用空间分析的方法，对其进行修正，使得DEM逼近地形特征，首先提出了利用似圆度以及其他参数对不同类型的平三角形进行归类，进而将不合理的平区域提取出来，然后针对不同类型的平区域使用不同的处理方法，对山顶造成的平区域采用了增加内插点的方法，对等高线曲率比较大的地方以及鞍部形成的平区域，采用平区域的缓冲区选择方法提取影响平坦区域内插值的高程点，采用局部内插方法获取其平坦区高程值，通过叠加运算的方法来修正不合理平坦区，最后通过实验验证了此方法的有效性。     

DEM地形描述误差空间结构分析

首先提出ＤＥＭ（ＤｉｇｉｔａｌＥｌｅｖａｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）地形描述误差的提取方法,通过误差地图以及量化研究方法,揭示ＤＥＭ误差的空间分布规律,试验结果显示：误差地图是实现ＤＥＭ误差可视化的有效方法;ＤＥＭ地形描述误差具有很强的空间自相关性,自相关值随地形复杂度与ＤＥＭ分辨率的改变而有规律的变化。     

基于混合DEM数据存储结构的三维地形可视化

为了解决三维地形可视化中的海量数据快速高精度渲染问题,基于创建三维地形所使用的两种主要数字高程模型TIN（Triangulated Irregular Network）和GRID,研究了模
型采样点的分布特征、各自优缺点以及存储数据结构,给出了构建混合DEM（Digital Elevation Models）模型的方法,详述了构建混合模型,计算地形复杂度的方法,混合模型的数据结构及三角网生成算法。通过实验说明了混合模型用于三维地形可视化的优势。     

基于凸壳技术的Delaunay三角网生成算法研究

TIN作为DEM的一种重要表达模型,其生成算法一直备受关注。首先对传统的生成算法原理进行总结,并针对其特点进行了分析,对利用凸壳建立TIN的原理和方法进行简单描述。由于许多计算几何学对点集进行限制以简化凸壳的建立过程,对凸壳的生成过程进行了改进。在点集的排序过程中剔除重复点,将点联入原凸壳过程中,排除共线这一特殊情况,建立新的凸壳,直至所有点都被包含在凸壳中。至此,三角网建立完毕。通过对三角形公共边进行LOP优化,使其满足Delau-nay三角网的特性。当所有三角形满足特性时,Delaunay三角网构建完毕。该算法的优势在于构网速度较快,并能够对重复点进行处理,同时在生成网的过程中对共线这种特殊情况进行处理。