从规则高程格网中提取等高线的优化算法研究

从规则高程格网中提取等高线的算法是机助制图和GIS中非常重要的组成部分。本文针对当前高程格网数据的海量性,以提高效率为目的,对该算法进行了优化。将等高线提取算法分为起点确定和内插穿行两个阶段,对于第一个阶段的处理,提出基于区间树和顺序索引查找等高线起始点的算法,较大地改善了整体效率;同时,在顾及数字环境下等高线表达特性的基础上,设计的相关策略能够保证提取的等高线具有一致的方向信息。     

基于Coons曲面与约束三角网的区域地质调查三维建模方法

目前基于野外地质调查数据自动、快速地建立区域三维地质体模型是中国全面开展三维数字地质填图的迫切需求。本文基于产状、地质界线与路线剖面等野外区域地质调查要素,提出了一种二维平面地质图及路线剖面图向三维地质体模型的快速转换方法。该方法针对无剖面约束及含剖面约束2种情形,通过地质界线区域分割、多段线仿射变换等空间几何变换处理,推估出剖面线约束的地下地质界线,基于Coons曲面构建出地质体的侧面模型;然后,通过约束三角网算法构建地质体的顶、底面模型,最终建立拓扑一致的区域地质体三维模型。基于此方法,对中国1:2.5万区域地质调查试点区域进行了区域三维地质建模实践,实现了火山口、地层、岩体、断层等典型地质构造的快速三维重建。     

数字地面模型中等高线的自动绘制

等高线图在实际工作中应用非常广泛,在数字地面模型的基础上自动生成等高线图有许多算法.在数字地面模型的基础上,着重讨论了四边形格网等高线图的自动生成方法,主要包括等高点的判断、跟踪和连接,为了使等高线跟踪唯一,提出一个新的等高线追踪的判别算法.实践表明在“跟踪-连接“中确定等高线的走向时,不仅可以避免追踪的不确定性,而且简单实用,所述等高线的“判断-跟踪-连接“是正确可行的.     

提高GPS拟合高程精度的方法

GPS测量高程为WGS84系统的大地高,通过加入高程异常求得正常高。利用测区内几个GPS水准点上的已知高程异常进行拟合,求得该测区高程异常分布的数值模型,得到其它未知点的正常高。目前,常用的拟合方法有平面拟合法、二次曲面拟合法、多面函数法等,笔者以海阳市控制网的布设,探讨了影响GPS拟合高程精度的因素,提出了提高GPS拟合高程精度的方法。     

GPS9800在济南市长清地形控制网中的应用

在济南市长清区经济开发区地形测量控制网设计中应用了SOUTHGPS9800及其数据处理软件。工作中采用GPS观测技术精确测定点位的三维坐标,求定其大地高程,通过四等水准求得该点的正常高程,从而确定该点的高程异常值,布设足够多的GPS水准点,通过求得的高程异常值确定控制点的正常高程,精度符合要求。     

土地督察中的技术应用思路

<正>激光雷达(LIDAR)是一种安装在飞机上的机载激光雷达系统,通过高频率的激光束测量地面的三维坐标,得到地面物体的点云数据,生成激光雷达数据影像,经过相关软件处理后,可以生成地面数字地表模型(DSM)、数字高程模型(DEM)、数字线划地图(DLG)、数字栅格地图(DRG)和数字正射影像图     

等高线自动提取结构线方法与问题处理

结构线是地貌形态的骨架线,是描述地貌形态时的控制线,它在地图制图综合、遥感数字图像处理和扩充GIS 系统的应用功能上均有重要的意义。文中给出了从等高线数据中确定特征点的算法,并对整个图幅内全部特征点的确定方法进行了改进:以整体分析与局部分析相结合,根据局部地形特征的不同,使用不同的阈值分区确定特征点。然后通过建立数学模型匹配特征点生成结构线。为了提高结构线的应用潜力,在生成结构线的同时提取了结构线的分级信息,并将生成的结构线按树结构组织存储。实验结果表明该方法对任何特征的地形等高线数据均适用, 而且最后生成的结构线具有较好的完整性和较高的精确性。     

什么是等高线

测绘地形图时,不可能将地面上的地物、地貌按其原大绘在图纸上,而是将实地的地物、地貌缩小若干倍后,再绘到图纸上;地图上某一线段的长度与地面上相应线段水平距离之比就叫比例尺。直接用数字表示的称为“数字比例尺”,以分数1/M表示,M称为“比例尺分母”,表示缩小为若干分之一;另有图解式的直线比例尺,如1:50000的直线比例尺,1厘米相当于实地500米。比例尺的大小是由分数值的大小来决定的,分母越小,比例尺越大;分母越大,比例尺越小。测图用的比例尺越大,就越能表示测区的地面详细情况。等高线就是地面上高程相等的各相邻点所联成的闭合曲…     

一种基于机载点云的DEM生成方法研究

DEM即数字高程模型,是通过有限的地形高程数据实现对地面地形的数字化模拟。DEM具有许多生产方式,作为直接获取对象表面点三维坐标的现代对地观测技术,机载激光扫描在DEM构建方面具有很大优势。因此,本文研究了一种基于机载激光点云数据的DEM生成方法,该方法的关键在于机载点云的地面滤波处理。本文提出了一种改进的渐进三角网滤波方法,通过计算各点坡度以及邻域范围内的高差最大值,进行直方图统计分析,实现高度及角度阈值的自适应估计。将本文结果与人工滤波及布料滤波方法进行对比分析。实验结果表明,本文方法的结果更加贴近人工滤波处理效果,可有效提高DEM生成的精度。     

水文地质数值模拟中节点地面标高的获取方法

在水文地质数值模拟中,地面标高对潜水蒸发量、边坡出溢点标高及其渗漏量等计算、地下水开采或人工补给所带来的环境效应分析等有着重要的作用。数字高程模型可为水文地质数值模型提供所需的节点地面标高,提出了用人工查点法、半自动查点法、数字化地形图提取法等获取数字高程模型的方法,并给出了通过数字高程模型计算节点地面标高的方法。     

基于等高线空间关系的鞍部点提取方法

鞍部点是反映地表形态起伏变化的重要地形特征点之一,准确地提取鞍部点有利于地形的空间关系和结构特征分析。现有的鞍部点提取方法通常是直接基于规则格网DEM数据,无法顾及鞍部点与周围地形的空间拓扑关系和复杂地形对其的影响,不仅产生大量的伪鞍部点,而且忽略一些关键地区的鞍部点。本文根据鞍部点的地形形态特征,设计了一种基于等高线数据的鞍部点提取算法。该算法利用等高线闭合的特征,将等高线按照一定规则转成等高面数据,再利用等高面之间的相邻拓扑关系实现递归查找并自动提取鞍部点。实验结果显示:①鞍部点的数量和位置与等高距的大小显著相关,在一定尺度范围内,等高距越小,提取出鞍部点越多,位置精度也逐渐提高;②与基于规则格网DEM数据提取方法相比,该方法能更有效的过滤大量伪鞍部点,提高了鞍部点的提取精度,同时也降低了鞍部点提取算法的复杂度;与基于等高线的增量缓冲方法(Incremental Buffering Algorithm)相比,本文的方法能有效提高鞍部点提取的完整性,更适用于本文DEM的尺度即5 m DEM数据。     

局部点、线仿射不变性约束的近景影像直线段匹配

针对直线匹配过程中存在直线提取断裂、影像尺度不一、纹理断裂处灰度相似性约束可靠性弱的问题,本文提出了一种基于局部点、线仿射不变性约束的直线段匹配算法。该算法首先利用SIFT匹配得到的同名点构建参考影像、搜索影像同名三角网,并采用三角网约束直线匹配的搜索范围获得初始候选直线;然后利用方向约束对候选直线进行二次筛选,滤掉明显的错误候选直线;最后分别建立参考直线与候选直线的支持区域,搜索并确定位于直线支持区域内的匹配点并以直线为基准对其进行区域划分,并根据点、线仿射不变性原理分区域约束确定同名直线。通过选取网上公开影像数据库中典型影像对进行直线匹配实验,结果表明本文算法具有较好的鲁棒性,并能获取可靠的直线匹配结果。     

由等高线建立DEM的YUE-HASM方法研究

建立DEM的数据源有很多,传统的由人工解译地形得到的等高线数据,仍然是一种十分重要的用于建立DEM的数据源。针对YUE-HASM(High Accuracy Surface Modelling)目前主要用于处理离散点数据这一特点,本文提出了一种基于YUE-HASM由等高线数据建立DEM的方法:(1)首先,根据分辨率建立研究区域的矩形网格;(2)然后,对等高线进行离散化,离散化时采用1/4阈值的方法,即如果等高线经过的格网中心点离等高线的距离小于或等于格网边长1/4时,该点就被赋为等高线的值;(3)最后,使用YUE-HASM方法模拟离散点的方法建立DEM。将高斯合成曲面研究区域x∈[-3,3],y∈[-3,3]切分为75×75的规则网格DEM,在ArcGIS9.0中提取该区域的等高线,并分别使用本文提出的方法,以及ArcGIS9.0的常用方式建立DEM方法,即薄板样条(Thin Plate Spline,TPS)方法和TIN方法,对等高线进行DEM模拟和等高线回放比较分析,发现用于YUE-HASM方法模拟结果的等高线最近似于原始等高线,其次是TPS方法和TIN方法。本文提出的方法只产生一根假等高线,对曲面的基本形状保持最好;薄板样条方法分别丢失了2个山峰上的各1条等高线和一条马鞍形带上的等高线,使整个曲面的基本形状受到很大影响;TIN方法虽然保留了整个曲面的基本形状,但是,出现锯齿状等高线,甚至是不合理的断头等高线。本文不仅对由等高线建立DEM的相关方法研究有参考意义,而且对于等高线的各种应用,如等高线的地形分析等也具有参考意义。     

基于PyQt5的水深比对检测系统在水下地形测量检查中的应用

水下地形测量质量检查主要通过布设一定数量的检查线,通过比对检查线和主测线相交处一定范围的测点水深差值来衡量,还需检查主测线长度、检查线长度、各深度区间中误差、不符值比例等参数信息。主测线数据和检查线数据量一般都比较大,单纯依靠人工对比计算难以高效、准确实现。目前Python语言以其简洁易用、可扩展行强的优点逐渐成为主流编程语言。PyQt5是Python中一个广泛使用的GUI工具包,可方便构建图形用户程序。本文针对水下地形测量质量检查检测数据量大、检查参数多的特点,利用Python语言,基于PyQt5设计开发了一套水深比对检测系统,在山东省水库水下地形测量质量检查中得到了实际应用,取得了较好的效果。     

一种航空重力测线交叉点搜索新方法

针对目前航空重力测量数据处理中常规搜索方法存在搜索速度慢、正确率低、适用性差的不足，提出以主测线点为搜索中心，采用一定宽度的搜索框对主副测线点进行搜索，将搜索到的主副测线上相邻测点组成线段，运用行列式方法精确求出交叉点及不符值的方法，即滑动窗口搜索法。从搜索时间和正确率两方面对滑动窗口搜索法进行分析，结果表明本文所提方法简单有效，能明显提高测线交叉点搜索效率。     

面向点云数据的黄土丘陵沟壑区沟沿线自动提取方法

基于点云数据地表建模中,沟沿线既是点云去噪的重要分割线,又是黄土丘陵沟壑区最典型的地形特征线。因此,本文提出了面向点云数据的基于多尺度格网采样和坡度分割的沟沿线自动提取方法,即在适宜格网尺度采样的基础上构建地表模型,利用沟沿线周围坡度陡变的特性提取缓坡面与陡坡面的分界线,从而生成沟沿线。通过对8个样区反复实验,确定了各自的最佳格网尺度,并发现格网尺度随点密度的增大而迅速减小,而后趋近平稳的幂函数关系,同时随机选取了另外5个样区验证了该关系的适用性。最后,通过全域分块计算得到了该地区的完整沟沿线。相比于人工识别的沟沿线,本文方法提取沟沿线的精度在0.5 m缓冲范围内为85%,效果较好,且位置更为精确。产生差异的原因主要是面向点云数据的沟沿线有更多的细节,沟沿线曲率更大,造成了其长度明显大于手动提取结果。该方法有助于提高丘陵沟壑区点云数据去植被处理和地形表面重建精度。     

A simple method to extract glacier length based on Digital Elevation Model and glacier boundaries for simple basin type glacier

Glacier length is a key morphological element that has many glaciological applications; however, it is often difficult to determine, especially for glaciers that cover larger spatial areas or those that exhibit frequent temporal change. In this paper, we describe a new ArcGIS-based method that can derive glacier flow lines for determining glacier length based on digital elevation model and glacier outlines. This method involves (1) extraction of the highest and lowest points on a glacier, (2) calculation of 10-m contour lines on the glacier from 10 m to 100 m height, and (3) connection of the midpoints of each contour line with the highest and the lowest points in order to create a flow line, which is subsequently smoothed. In order to assess the reliability of this method, we tested the algorithm’s results against flow lines calculated using field measurements, analysing data from the Chinese Glacier Inventory, and manual interpretation. These data showed that the new automated method is effective in deriving glacier flow lines when contour lines are relatively large; in particular, when they are between 70 m and 100 m. Nonetheless, a key limitation of the algorithm is the requirement to automatically delete repeated and closed curves in the pre-treatment processes. In addition to calculating glacier flow lines for derivation of glacier length, this method also can be used to effectively determine glacier terminus change.     

基于ICESat-2数据的高程控制点提取和精度验证

ICESat-2(Ice, Cloud and land Elevation Satellite-2)数据的平面定位精度达到米级,高程定位精度达到亚米级,但受各种外界因素的影响,部分激光足印点的高程精度较差,不能用作高程控制点。针对上述问题,本文提出一种适用于ICESat-2数据的多参数联合的高程控制点提取方法。该方法首先利用内置参数辅助检查激光足印点数据质量,滤除异常激光足印点,然后参考内置DEM（Digital Elevation Model）数据进行高程粗差剔除,最后结合云量标记、坡度参数以及时间标记属性参数设置阈值精细筛选,保留满足质量检查、坡度小、云量少的激光足印点作为最终高程控制点,并利用高精度参考高程数据进行精度验证。为验证本文方法的有效性,选取郑州西部、北科达他州西南部、印第安纳州北部地区的ICESat-2激光数据（高程平均绝对误差分别为3.711、0.582、0.333 m）进行高程控制点提取实验,实验结果表明,筛选后的激光足印点平均绝对误差分别达到0.827、0.393、0.131 m,该提取方法在多种地形场景下均能够提取出一定数量且精度较高的高程控制点,不仅能为1：50 000以及1：10 000立体测图提供数据支撑,还能为全国甚至是全球高程控制点提取和高程控制点库建设提供参考。