提取地形特征线的形态学新方法

以图像处理技术为手段,从格网数字高程图中自动提取地形特征线方法的效率较高,但对噪声极为敏感,且结果中存在较多的冗余信息和特征线断裂的现象。针对这些问题,提出了一种以灰度形态学算子提取山脊、山谷线的新方法。该方法着眼于山脊、山谷特征,构造了两种灰度形态学算子,对DEM数据进行迭代处理,再辅以筛选、细化,最终融合抽取其中的特征线。仿真实验表明,该方法既能克服小尺度噪声的影响,又能有效地保持特征线,所提取的信息与实际地形十分接近。     

基于等高线的地形特征线提取研究

针对数字化等高线数据,研究地形特征线的提取。总结了地形特征线提取的判断依据和相关方法;提出采用曲线弯曲原理和分析方法对等高线数据进行地形线自动提取的方法,采用整体分析与局部分析相结合的方法提取特征点,按属性连接地形线的实现过程。对自动生成的山脊线和山谷线进行适当的人工编辑,最终得到比较准确的地形特征线。     

对DEM地形定量因子挖掘中若干问题的探讨

在地学研究中 ,地形结构信息的提取具有重要意义 ,而如何利用数字高程模型进行提取一直是地学工作者所面临的重要课题。在总结前人研究成果的基础上 ,从地形特征分析和水系特征分析两方面 ,比较了利用数字高程模型自动提取地形定量因子的基本原理、方法以及优缺点 ,并对其中存在的诸多理论与技术问题进行了系统的分析与探讨     

地形特征约束的等高线群渐进式简化方法

为保留等高线群简化过程中的地形特征信息,研究了一种等高线群渐进式简化方法。首先,从等高线数据中提取地形特征点及地形特征线;将提取的地形特征点和特征线作为约束条件予以量化,并作为控制变量;再依据渐进式图形简化的思想,利用控制变量对等高线上的非特征点、特征点、特征线及其关联的弯曲进行渐进式取舍,从而实现等高线群的动态简化。实验结果表明,该方法能够有效地保持地貌形态特征,同时提高了简化过程的智能化程度。     

滚动球路径模型的Delaunay三角网局部优化算法

针对由Delaunay三角网所构建的TIN-DEM中地形特征线被压盖的现象,该文摒弃以往先提取地形特征线再约束构建Delaunay三角网的做法,通过分析地形特征线信息在TIN-DEM双向缓冲面上的体现,探究了地形特征线信息与滚动球路径之间的关系,提出采用双向滚动球网络结构信息替代地形特征线结构信息的做法,直接借助滚动球沿TIN-DEM正反面滚动过程中的滚动路径,对Delaunay三角网进行局部改进。实验结果表明:该算法可有效将压盖的地形特征线信息表现在Delaunay三角网中,提高了TIN-DEM的地形特征信息表达程度。     

顾及空间特征的地形特征点提取方法

针对传统地形特征点提取方法未能全面顾及地形特征点空间特征的问题,该文提出一种顾及空间特征的地形特征点提取方法.该方法在系统分析地形特征点的空间分布差异性、空间耦合性、层次等级性的基础上,采用均值变点法确定适宜阈值,利用成熟的水文分析法提取沟谷线和山脊线.在此基础上,通过窗口分析、矢量分析等方法实现对山顶点、鞍部点、脊线源点、脊线交点、径流源点、径流节点、流域出水口点的有效提取和分级.以福建省九龙江支流吕凤溪流域30m空间分辨率数字高程模型进行实验.从目视解译、地形模型对比、分级适宜性3个角度对提取结果进行评价,同时分析了空间分辨率对地形特征点提取的影响.实验结果表明,所提方法能有效保证地形特征点提取结果的准确性,空间分辨率对地形特征点提取结果的总数目、最高级别和分级数目以及空间位置具有重要影响.     

DEM数据辅助的山脊线和山谷线提取方法的研究

从数字化地形资料中自动提取山脊线和山谷线的技术在测绘、工程设计等方面有着重要的意义。本文对现有的山脊线和山谷线自动提取的方法进行深入研究后 ,指出充分利用数据中所含有的地形信息是正确提取山脊线和山谷线的有效途径 ,那种试图仅依靠二维等高线形态分析的方法很难得到理想的结果。依照该思想本文设计出了一种基于DEM数据辅助的山脊线和山谷线提取方法。该方法先利用等高线数据建立区域地形概略DEM ,然后借助三维地形分析的技术辅助进行山脊线和山谷线的提取。文后通过实验验证了该方法的有效性 ,它所提取的山脊线和山谷线与实际地形相符合。     

一种基于极大曲率的机载LiDAR数据 地形特征提取方法

对于庞大的点云数据来说,从中直接提取多种数据特征是相当困难的。考虑到基于数字化等高线数据和数字地面模型提取地形特征受内插误差影响,提出一种基于极大曲率的地形特征提取方法。对初始地面点云进行极大曲率估计;结合欧氏聚类方法进行地形特征点粗提取;对粗提取特征点进行粗糙度分析,得到精确特征点。顾及离散曲率的特征,即曲率越大越接近特征线,得到可靠的地形特征分割结果。该方法不需要人工干预,直接基于机载LiDAR点云数据进行处理。试验表明采用基于极大曲率分割的方法能从点云中自动提取比较完整并且准确的地形特征点。     

基于 DEM 对喀斯特地貌山地及水系信息的提取--以桂林阳朔县为例

以30 m分辨率的SRTM－DEM数据为基础,通过GIS的空间分析功能,首先对数据进行坡度分析,通过坡度分级法将山地与平原划分,自动提取出山地的信息,再运用碎斑处理结合TM影像对结果进行修正;其次,在ArcGIS的水文分析（ Hydrology）模块下对 DEM进行数字地形分析,提取流域特征。经分析得到了研究区域的山地及河网特征信息,并与实际地形及河流水系大致吻合,改进了传统手工和野外调查为主的提取方法,初步实现了山地、水系信息的自动提取,为研究区域社会经济更好更快地发展具有一定的参考意义。     

利用特征显著度提取地形特征线的方法

针对现有的地形特征线提取方法不能根据特征强弱对提取结果进行方便的筛选控制的问题,提出了一种基于特征显著度的山脊和山谷线提取方法。首先,对数字高程模型数据进行高斯滤波和下采样;然后,通过全局断面扫描确定特征点,并根据高度、高度落差和坡度计算特征显著度,在进行特征延伸后构造特征图,利用最小生成树算法得到特征森林;随后进行枝干分解并计算各枝干的特征显著度,根据特征显著度进行枝干裁剪;最后,通过尾钩剔除、位置修正和平滑等后处理得到最终特征线。实验结果表明,该方法能提供给用户方便有效的手段以根据特征显著度对特征进行筛选控制,提取的特征线与实际地形相符,有良好的抗噪能力且能较好地处理平坦地形特征。     

利用等高线数据提取山脊(谷)线算法研究

在对现有的山脊线和山谷线自动提取算法进行分析比较的基础上,提出一种简单实用的自动提取山脊线和山谷线算法。实验结果表明,用本文方法所提取的山脊线和山谷线与实际地形相符合。     

Automating Landscape Illustration with Pen and Ink Style Rendering

This paper introduces object space procedures for extracting silhouettes, slope lines, and drainage features from digital elevation models (DEMs) to direct the rendering of landform features in the style of pen-and-ink landscape illustrations. Unlike image space procedures which generally extract feature information through 2-dimensional (2D) rendered image processing techniques, object space procedures operate directly on 3-dimensional (3D) surface models. The ultimate goal of this work is to produce fully automated tools that can imitate the styles characterized by the traditional pen-and-ink techniques of Lobeck, Imhof, Raisz, and other scientific illustrators to bring the beauty of their effective and economical visual techniques to automated cartographic environments. Through the implementation of a Java 3D application programming interface (API) prototype, a testing platform was established for the application of stylistic elements to linework representing surface form lines. This paper explores the aesthetic effects of silhouette lines, creases, and slope lines on the rendering of terrain features. It also introduces the use of adaptively resampled triangulated irregular networks (TINs) as a basis for perspective rendering applications.     

Research on the algorithm of extracting ridge and valley lines from contour data

IntroductionSince middle period of the eighties ,howto ex-tract ridge and mountain valley lines automati-cally from digitized contour data and DEMdatahas al ways been an i mportant research in geo-matics field. In past documents , Chinese andforeign scholars have proposed many methodsfor auto-extracting terrain feature informationsuitable for different research purposes . For ex-ample ,Fei Lifan uses ridge and valley lines ex-tracted from digitized contour to group contourline generalization…     

Research on the algorithm of extracting ridge and valley lines from contour data

In this paper, the authors put forward a brief and practical arithmetic for auto extracting terrain lines from digital terrain data after analyzing and comparing current arithmetics. This paper gives an experiment result that the ridge and valley extracted by the arithmetic is consistent with the experimental terrain.     

数字地形分析与地形三维可视化表达研究

数字地形分析是基于数字高程模型(DEM)进行地形分析的一种数字分析技术,是常规纸质地图分析、DEM应用范围的拓广和延伸。地形的可视化表达是地形地貌、景观建模、地形分析等领域的基本技术手段之一,通过和地形分析技术的有机结合,可使地形的表达更加逼真形象。本文简要论述了数字地形分析的基本内容和原理,总结归纳了地形三维可视化表达的相关模型。     

Extraction of morphotectonic features from DEMs: Development and applications for study areas in Hungary and NW Greece

A procedure for the consistent application of digital terrain analysis methods to identify tectonic phenomena from geomorphology is developed and presented through two case studies. Based on the study of landforms related to faults, geomorphological characteristics are translated into mathematical and numerical algorithms. Topographic features represented by digital elevation models of the test areas were extracted, described and interpreted in terms of structural geology and geomorphology. Digital terrain modelling was carried out by means of the combined use of: (1) numerical differential geometry methods, (2) digital drainage network analysis, (3) digital geomorphometry, (4) digital image processing, (5) lineament extraction and analysis, (6) spatial and statistical analysis and (7) digital elevation model-specific digital methods, such as shaded relief models, digital cross-sections and 3D surface modelling. A sequential modelling scheme was developed and implemented to analyse two selected study sites, in Hungary and NW Greece on local and regional scales. Structural information from other sources, such as geological and geophysical maps, remotely sensed images and field observations were analysed with geographic information system techniques. Digital terrain analysis methods applied in the proposed way in this study could extract morphotectonic features from DEMs along known faults and they contributed to the tectonic interpretation of the study areas.     

LiDAR数据中建筑物提取的新方法-Fc-S法

激光雷达技术(LiDAR)已广泛应用于数字高程模型(DEM)的快速获取和三维城市模型的建立中,但仍有许多不足之处,需要做更深入的研究。本文介绍了一种新的建筑物提取方法,称之为Fc-S法。该方法首先利用等高线特征进行滤波,从LIDAR数据内插的数字表面模型(DSM)中提取出DEM,利用DSM与DEM的高差阈值和DSM边缘特征参数去掉地面点和汽车等矮小物体,获得主要包含植被和建筑物的地物点群,然后对地物点群进行分割,利用二次梯度和面积等参数去掉植被点,并采用迭代逼近的方法精化建筑物。文章通过实验对所提方法进行验证,并借助高分辨率的航空影像对建筑物提取结果进行评估,评估结果表明该方法能够在地形起伏的区域中较准确地提取出建筑物。     

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.     

一种基于等高线弯曲约束Delaunay三角网的地形特征提取新方法

地形特征包括地形特征点和特征线,它们是进行地貌分析与处理的重要手段,也是地貌结构化综合的重要内容。本文提出并实现了一种新的等高线特征提取方法。该方法通过对等高线进行凹凸段划分,获得等高线特征段（包括凹段和凸段,分别对应山谷和山脊）,并利用最大角作为约束条件、特征段的边作为约束边对所有特征段构建约束型Delaunay三角网（简称CDT）。然后,获取特征段CDT的骨架线作为局部特征段的地性线树,并将每棵地性线树的叶节点作为相应特征段上的特征点。最后,利用特征段及其CDT对特征点进行匹配,完成地性线的追踪,生成地性线。论文最后做了相关的实验,对该方法的有效性进行了验证。