一种保持地貌特征的数字高程模型生成方法

一种保持地貌特征的数字高程模型生成方法（通用2篇）

一种保持地貌特征的数字高程模型生成方法 篇1

数字高程模型内插方法的可视化对比研究

在生产或生活中应用数字高程模型内插时,最关键的问题就是怎样选取恰当的内插方法来满足高程数据建模的需求.不同的DEM内插方法随地貌地区和采样点方式的不同存在不同的.误差.本文使用Visual Basic语言将数字高程模型内插方法编写成一套能够快捷方便的获取内插点高程的内插软件系统,可以使应用人员直接捕捉地面点高程,并获得地形的可视化信息,由此可以直观地观察到在同一地区相同采样点方式的条件下采用不同的内插方法引起的内插精度等质量方面的优劣区别,从而获取最优的内插方法,有效地满足DEM的生产、质量控制、精度评定和分析应用等各个环节.

作 者：杨雯 刘洪利 胡卓玮 狄彩云 YANG Wen LIU Hong-li HU Zhuo-wei DI Cai-yun 作者单位：杨雯,刘洪利,胡卓玮,YANG Wen,LIU Hong-li,HU Zhuo-wei(首都师范大学资源环境与旅游学院,北京,100037)

狄彩云,DI Cai-yun(中国电子科技集团公司第54研究所,石家庄,050081)

刊 名：测绘科学 ISTIC PKU英文刊名：SCIENCE OF SURVEYING AND MAPPING年，卷(期)：34(4)分类号：P282关键词：数字高程模型(DEM) 内插方法 精度评定

一种保持地貌特征的数字高程模型生成方法 篇2

1. DEM表示与建立方式

一个地区的地表高程的变化可以采用多种方法表达, 用数学定义的表面或点、线、影像都可以用来表示DEM。包括数学方法:一般采用整体拟合方法, 即根据区域所有的高程点数据, 用傅立叶级数和高次多项式拟合统一的地面高程曲面。图形方法: (1) 、线模式:等高线是表示地形最常见的形式, 其地形特征线也是表达地面高程的重要信息源, 如山脊线、谷底线、海岸线等。 (2) 、点模式:用离散采样数据点建立DEM的方法, 可以是规则或不规则的三角网、邻近网模型等。

目前最主要的DEM三种表示模型是:规则格网模型、等高线模型和不规则三角网模型。本文主要采用不规则三角网模型建立DEM。

2. DEM数据采集过程

2.1 VPstudio V9软件中图像处理

采用Geo Way图像纠正软件, 将扫描的图像进行纠正, 通过VPstudio V9软件对地形图进行自动矢量化, 提取高程信息。

在矢量化过程中一定要分层, 这样可以保证数据的正确, 同时也简化了后续的操作。矢量化过程中通常避免使用全自动化的方式, 因为自动矢量化过程中通常将一些线性信息提取错误。这通常使用人机交互的方式进行矢量化。

2.2 Auto CAD软件中数据处理

将矢量化好的数据导入到Auto CAD软件中, 对错误的数据信息进行修改, 同时完善各项属性信息, 建立起正确的数字高程模型所必须的各项数据。由于在GIS系统中数据只存在三种形式:点、线和面, 所以需要在Auto CAD中将矢量化后的数据形式转换为上述的三种形式。

具体方法如下:

点:将各种点状符号删除, 仅留下点并记录相应的属性。同时还需要将展点展出来的圆删掉, 否则, 当数据转入GIS系统中时, 点成为一个面, 会造成GIS系统数据的冗余。

线:将各种线性符号删除, 并记录其属性。然后将矢量化后分散的原本在一起的线条连接起来, 这样可以使数据转换变得简单同时也可以避免大量的数据冗余。

面:将各种面域填充起来并画出其边界线, 组成一个闭合的线条。若有的边界未闭合, 则将其闭合, 同时记录其属性。

2.3 Arc Toolbox转化数据

通过ArcToolbox将AutoCAD中的数据转成GIS数据, 当然要保证AutoCAD数据符合GIS所要求的格式。使用该工具进行转换时一定要分层转换, 这样可以避免属性各数据的混乱, 同时也可以根据分层后的不同数据得到不同的处理结果。在使用ArcToolbox时要注意将所有的过程全部设置成英文, 以免在数据输入时发生加载错误。使用该工具中的Conversion Tools命令中的To Shapefile, 将Auto CAD中的数据转换成为可被Arc GIS识别的shp格式。

2.4 Arc Map中建立数字高程模型

首先用Arc GIS软件加载Auto CAD中的线数据图层, 通过3DAnalyst工具中的Create TINfromfeatures命令, 将等高线数据生成不规则三角格网, 然后再使用Convert命令, 将生成的不规则三角格网转化为栅格, 最后对栅格进行填充, 生成数字高程模型 (如图2) 。由于输入的数据较大, 计算机处理起来较为吃力, 可能会在短时间内对输入的数据没有任何的处理。

3. 对生成DEM的精度分析

3.1 执行规范

我国国家测绘局对1:1万数字高程模型生产技术规定 (暂行本) 对数字高程模型格网附近野外控制点的高程中误差要求见下表。

3.2 实测结果对比

由于DEM数据结果是通过矢量化过程得来的, 其精度并不是绝对的可靠, 我们要对DEM的精度进行评定。实测所用检查点个数为60, 获取方式为在生成的DEM中利用随机加点的方式添加新的点位。因为已知地形图的边界范围, 所以在加点时尽量避开集中加点, 最好让所有的点平均分配在图上的各个部分。这样得到的点不仅分散在试验区内, 同时还是随机分布的, 符合精度评定中对点的要求。当确定好检查点后, 对原始等高线进行放大, 用量距工具确定检查点和相邻两等高线的距离比例, 以此求出检查点的高程, 这些工作均是由人工方法完成的。从数字高程模型的精度要求来说, 这样的线性内插完全合理, 而且我们侧重于精度的比较, 所以内插点的精度可以不作考虑。

根据以上实测数据与内插数据进行计算高程中误差

中误差

最终计算高程点中误差为, 符合表1中国家规范对1:1万数字高程模型中山地一级的精度要求。

3.3 精度分析

采用此方法生成的DEM数据, 根据ley (1986) 提出的 (其中DH表示利用检查点内插出的相应点之间的高差, SD表示计算出的标准偏差) 的指标, 本实验选择60个点作为检查点检验数字高程模型的精度是正确的。

根据国家规范, 在选点的过程中是平均分散在整个数字高程模型之中, 所以在等高线密集和稀疏之处均有大量的点位分布, 检查点的精度能够反映出数字高程模型的精度。经上述方法计算出数字高程模型内插高程点的中误差, 符合国家规范对1:1万数字高程模型中一级山地控制点高程中误差的误差范围要求。所以该精度评定方法是可行的。

4. 结论