横断山区地表真实面积与垂直投影面积差异分析 ——以雅江县为例

横断山脉地形起伏复杂,以垂直投影面积作为地表真实面积进行定量计算会产生较大误差。本文以横断山脉中部雅江县为例,基于DEM数据和地表覆盖产品数据集,利用地表粗糙度的地学意义,计算了雅江县不同土地利用类型地表真实面积,并分析了地表真实面积与垂直投影面积之间的差异。结果表明：雅江县地表面积与投影面积的差异与DEM分辨率呈正相关,与海拔呈负相关;坡度是地表面积与投影面积差异的主要影响因素,坡度越大,差异越大,差异的增长速率越大;不同土地利用类型对面积差异有不同程度的影响。     

基于地性线分级的DEM信息量计算方法研究

主要对基于DEM提取的地性线进行信息量的定量分析,探讨地性线的信息量与分辨率、地形单元的关系。这个过程中首先利用河网的自相似理论研究与当前DEM所代表的地貌详细程度相适宜的地性线提取的阈值区间,并讨论此阈值下地性线的分级,以此为基础通过以该分级为权重进行DEM地形信息量的计算。实践证明,这种顾及地性线等级的DEM信息量计算方法能较准确地反映地性线的分布规律和不同等级的要素造成的信息量度量差异。     

大地坐标系中多边形面积计算方法研究

面状地理实体的面积是重要地理信息之一,多边形常用来表示面状分布的地理要素。研究从CGCS 2000数字地形图数据计算多边形面积的方法。首先,基于辛普森积分公式,针对复杂多边形要素椭球面积计算改进了多边形椭球面积计算方法;其次,顾及地形起伏,提出了任意多边形要素表面积计算方法;最后,根据本文提出的方法进行试验。     

栅格DEM的水平分辨率对地形信息的影响分析

数字高程模型（DEM）是当前用于地形分析的主要数据源,可以从DEM提取不同的地形因子得到地形信息为各种地学分析提供基础服务。对三峡库区应用6种不同网格分辨率进行地形因子数据的提取和分析。研究表明,DEM的水平分辨率对地形信息的精确性有影响,网格的增大增加了DEM对地形信息的概括．应根据不同的需要选择不同分辨率的DEM。     

一种顾及坡度因子与极值的地表面积计算法

针对局部地形的非线性变化与图形的极值信息对地表面积计算结果的影响,提出了一种顾及坡度因子与图形极值的地表面积计算法,分析了地表面积计算理论与误差。最后以中国西部具有典型地貌特征的两县数据为例进行试验分析。试验结果表明,该方法在一定程度上对局部地形逼近具有一定的改进,宏观上与规格格网交叉对角划线法具有一定的相似度。文中推导的三角网面积传递误差可初步表明考虑局部地形坡度因子与极值的地表面积计算结果可靠性更高。     

一种统计坡面上土地表面积的方法研究

本文主要介绍和研究一种统计坡面上土地表面积的方法。建立在G IS的基础上,利用江浦县1∶25万、1∶5万地形图、六合县1∶5万地形图的数字化等高线生成的DEM数据,自动提取坡度信息、计算坡度的正割值信息,并分别与江浦县和六和县的同空间分辨率的土地利用栅格数据进行叠合分析,得出两县不同土地利用类型在不同坡度级上的表面积和投影面积数值。并经不同比例尺、不同空间分辨率、不同区域内各类土地的表面积与投影面积之比作比较。研究结果表明,利用此方法提取的表面积在一定研究范围内,对于那些坡度较大而且面积亦大的土地利用类型面积的准确统计有重要意义。     

规则格网DEM地形综合方法分析

针对当前丰富多样的DEM地形综合模型,分类阐述其综合原理、关键技术及优缺点,以黄土丘陵1：1万DEM为基础,对其地形综合效果进行对比分析。研究结果表明：现有的DEM地形综合模型各有优缺点;不同综合模型综合后的地形,高程数值随着综合尺度的增加,存在显著差异,而且不同综合模型对流域边界的综合处理也存在显著差异,没有形成客观有效的流域边界描述;当前困扰DEM地形综合的关键问题,是缺乏不同尺度下地形综合质量的客观评价标准,致使现有综合模型地形综合结果和DEM格网分辨率之间没有建立本应存在的内在联系,有待进一步深入研究。     

TIN-DEM与Hc-DEM插值方法比较分析

以研究区域水系流域为例,利用多种比例尺,采用不同分辨率的地形图,将Hc-DEM算法创建的DEM与基于TIN方法创建的DEM进行对比分析,并对基于这两种DEM的派生水系进行比较分析,从而反映两种DEM的质量和精度。通过比较分析得出,TIN-DEM插值方法提取结果易产生平行梳状水系,分辨率越低,这种现象就越显著;Hc-DEM插值方法能更有效、更准确地提取地形因子和水文特征因子。而TINDEM插值方法在河流信息缺失的情况下占有首选优势。     

基于栅格DEM的地形特征提取与分析

以陕北延安地区燕儿沟流域为实验样区,运用比较分析法和数理统计法进行基于栅格DEM的地形特征提取和分析,以及DEM分辨率对地形特征的影响,并计算和比较了地形特征的空间统计分布。研究表明:一个相对真实的DEM能够通过修改生成DEM的基本材料,以及对DEM进行再加工而获得。由于DEM分辨率的不同,由此得到的地形特征值(如坡度、地形指数、河网密度等)在统计特性上也会随之变化。随着DEM分辨率的降低,坡度减小,地形坦化,地形指数均值变大,流域总面积变大,子流域数量减少,河流总长度减小,河网密度降低。     

不同空间尺度DEM地形信息容量综合对比研究

DEM包含了大量地形信息,是进行地形分析的基本数据。由于DEM数据的多尺度因素,加之地形、地貌特征具有宏观性与区域分异性的特点,不同尺度下的DEM地形信息容量具有较大的差异。本研究选取黄土高原地区的绥德、佳县、富县和宜君县四个实验样区,以Arc view/GIS软件为技术平台,提取了基于DEM数据的地形因子,并运用比较分析与数理统计的方法,对地形因子的提取结果进行了分析,获取了单一值因子的量化表达模型,确定了DEM地形信息容量与分辨率、地域及比例尺之间的量化相关关系,并在此基础上分析了DEM地形信息容量在不同空间尺度上的分异规律。     

利用航空重力测量和DEM确定地面重力场

本文基于空中一点重力异常可以代表地面一定相关区的平均重力异常的频谱特性，以及在局部区域空间异常与地形高的相关性，提出综合利用航空重力测量和数字高程模型确定地面重力异常的方法。该法可以解决航空重力测量分辨率受航高所限以及地面相关区重叠等问题，数值试验证明了此方法的有效性。     

地形开度和差值图像阈值分割原理相结合的黄土高原沟沿线提取法

鉴于地形正负开度对地貌的良好表达且具有分析尺度灵活性这一重要特性,本文提出一种借助地形正负开度及其差值图像阈值分割的黄土地貌沟沿线提取方法。首先,计算DEM的地形正负开度,对正负开度进行差值运算以得到开度差值图;然后,对开度差值图进行阈值处理以得到研究区正负地形空间分布特征;最后,借助数学形态学原理完成对二值化开度差值图正负地形边界——沟沿线的自动提取。试验采用高分辨率DEM数据对陕西洛川塬部分地区进行沟沿线信息提取。结果表明,与其他提取技术方法相比,该方法不仅增强了地貌基本形态特征在沟沿线提取过程中的作用与影响,同时也在一定程度上实现了沟沿线提取的精确化和自动化。     

基于填挖方分析的DEM精度评价模型

针对DEM高程中误差评价指标的不足,提出了一种基于填挖方分析的DEM精度评价模型以及计算方法,将DEM填挖方误差E_c定义为待评价DEM与参考DEM在同一区域的三维体积差异和与该区域面积之商。探究了DEM填挖方误差和DEM分辨率R以及地形平均坡度S之间的关系,得到DEM填挖方误差的定量估算模型为E_c=0.004 8·R·S。实验表明,模型估算精度达95.85%以上。该模型为在不同地形条件下,确定满足限差要求的DEM分辨率提供了依据。     

基于RASM的紧支撑径向基函数自适应并行地形插值方法

快速、准确地对地形进行重建以生成数字高程模型是地理信息表达的重要研究内容,径向基函数（radial basis function,RBF）作为一种插值性能较优的空间插值方法,特别适合于重建复杂的地形模型,但随着已知地形采样点数量的增加,RBF插值模型求解速度变慢,同时插值矩阵过于庞大而导致插值模型求解困难甚至求解失败。针对这个问题,本文基于区域分解和施瓦兹并行原理进行地形插值,以紧支撑径向基函数（compact support RBF,CSRBF）构建基于所有地形采样数据的全局插值矩阵,并自适应求解子区域CSRBF插值节点紧支撑半径,基于限制性加性施瓦兹方法（restricted additive Schwarz method,RASM）采用多核并行架构对各局部子区域的插值矩阵进行求解。以某地区数字高程模型（DEM）数据进行插值实验,结果表明,本文方法能够对大规模地形数据进行准确重建,并且具有较高的求解效率。     

基于LROC NAC影像的高分辨率连续DEM数据制作

具有高分辨率和连续表面的DEM数据是获取月球形貌特征并进行数字地形分析的主要数据源。本文选择嫦娥五号候选着陆区中的一个区域作为试验区,首先,基于LROC NAC立体影像、ISIS3和Stereo Pipeline软件生成高分辨率DOM影像及对应DEM数据,并将其与日本SELENE数据进行对比;然后,利用反距离权重、径向基函数和经验贝叶斯克里金3种插值方法对DEM数据的空洞区域进行修复,并对不同修复方法进行交叉验证分析。结果表明：生成的DOM和DEM分辨率约3.5 m,明显比7.4 m分辨率的日本SELENE数据清晰,并具有更强的地形表达能力;径向基函数插值法的空洞修复效果最好,交叉验证均方根误差为0.26 m。本文对准确获取月球形貌特征、探测器选址等具有一定作用,并能够为其他区域的高分辨率连续DEM数据生成提供参考。     

一种分形模型的机载InSAR DEM空洞填补方法

针对如何提高机载InSAR DEM空洞填补精度和DEM对地形细节描述的难题,该文对分形模拟的中点位移插值函数做了改进。首先,提出了动态分形参数提取思路,根据选定的窗口动态提取局部分形参数,使提取的分形参数局部精度显著提高。其次,提出了分形曲面中心内插法,以正方形为图像基元,将两点信息扩展到8点信息来充分显示局部变化的细节信息;考虑到对采样点点数和位置的要求,结合距离加权平均法来弥补周围不够8点的特殊情况。最后,以国产机载X波段全极化InSAR影像提取的DEM为数据源进行了实验。实验结果表明,相比传统的中点分形内插法,该方法不仅能有效提高空洞填补精度,且能更好地描述地形的细节信息。     

大钝角剖分与最小二乘法约束迭代算法优化TIN模型研究

TIN模型通过从不规则分布的数据点生成的连续三角面来逼近地形表面,就表达地形信息的角度而言,TIN模型的优点是它能以不同层次的分辨率来描述地形表面。但在相关软件对离散数据生成TIN模型时会出现边缘失真现象,特别是当一些离散数据出现凹区域时,凹区域地形逼近失真现象相当明显。而在这些凹区域大多生成的三角网以钝角三角形居多,本文对离散数据TIN模型生成DEM时存在凹区域地形逼近失真现象进行了研究。提出一种大钝角剖分与最小二乘法约束迭代算法优化TIN模型。首先对原始TIN模型中大于100°小于1800的钝角三角形进行遍历记录,然后利用最小二乘法约束迭代算法进行优化,通过此算法优化后的TIN模型生成DEM数据,分别从小区域面积稳定性与剖面拟合实际地形进行了试验与精度对比,试验显示这种算法是可行的。     

DEM空间尺度对岷江上游流域特征提取的影响

DEM分辨率是描述DEM地形精确程度的一个重要指标,同时也是决定DEM使用范围的一个主要影响因素。此处以岷江上游流域为研究区,Arc GIS为技术支撑,分析DEM空间尺度对流域特征提取的影响。首先,采用7组不同分辨率的DEM数据,通过5类不同特征参数的提取来进行DEM尺度效应的定量分析。其次,借鉴坡度中误差法思想和信息熵理论,综合分析高程、坡度和地面粗糙度来确定该地区DEM研究的分辨率合理范围。结论表明:随着DEM栅格大小的不断增大,高程区间和坡度随之减小;地面粗糙度的减小表现出地形的平坦化;信息熵所包含的内容减少;河网总长度和河网密度也随之变短变稀疏。文中岷江上游流域特征提取研究的DEM最佳空间分辨率区间为30~60 m。     

Generalization of DEM for terrain analysis using a compound method

This paper reports an investigation into the generalization of a grid-based digital elevation model (DEM) for the purpose of terrain analysis. The focus is on the method of restructuring the grid-based surface elevation data to form a triangulated irregular network (TIN) that is optimized to keep the important terrain features and slope morphology with the minimum number of sample points. The critical points of the terrain surface are extracted from the DEM based on their significance, measured not only by their local relief, but also by their importance in identifying inherent geomorphological and drainage features in the DEM. A compound method is proposed by integrating the traditional point-additive and feature-point methods to construct a drainage-constrained TIN. The outcome is then compared with those derived from other selected methods including filtering, point-additive or feature-point algorithms. The results show that the compound approach is capable of taking advantage of both point-additive and feature-point algorithms to maximally keep the terrain features and to maintain RMSE at an acceptable level, while reducing the elevation data points by over 99%. The analytical result also shows that the proposed method outperforms the compared methods with better control in retaining drainage features at the same level of RMSE.