地貌及等高线表示的分解定理与表现定理

随着计算机制图和GIS的迅速发展,对于有着广泛应用的地貌形态特征问题,提出了进一步加以科学、系统、深入定量研究的迫切要求,以便获得更科学、合理的应用.作为一个系列研究的开始,首先要解决用2维空间的等高线表示3维空间地貌形态的科学性这一问题.为此,文中引入了地貌截影及截地貌的概念,通过地貌分解定理与表现定理的证明,以及等高线、地貌截影和截地貌三者之间的等价关系的论述,最终从数学上解决了上述基本问题,为今后的深入研究奠定了基础.     

复杂地貌形态多比例尺表达的二维小波分析研究

针对复杂地貌形态的多比例尺表达中的等高线容易相交、地性特征描述困难和表达过程缺乏自适应等难题，提出了基于小波理论的复杂地貌形态的多比例尺表达模型，为上述问题的解决提供了新的思路和有效途径。     

基于B样条小波的等高线数据简化

基于B样条小波的变换特征,本文研究了地貌形态的自动综合过程中等高线的数据简化问题,提出了基于B样条小波的等高线的数据简化方法,并进行了实验。理论和实验结果表明,利用所述方法对等高线进行数据简化,方法简捷,精确度高,而且能够保留原等高线的形状结构特征。因此,基于B样条小波的数据简化对地貌形态自动综合是可行的。     

地貌特征点的数学描述与分析

在用等高线表示3维空间地貌形态的科学性这一问题得到解决之后,自然想到如何用数学的方法来描述地貌的各种特征点。地图中的峰、谷、鞍点对应着二元函数的极大值点、极小值点以及马鞍点,首先从地貌函数的二阶方向导数入手给出了判别它们的一个基本条件,并且给出了判别它们的一个较强的充分性条件的简捷证明。然后从概念出发,用函数分析方法首次给出了地性线的宏观定义和微观定义,同时还给出了地性点的科学定义、性质以及与等高线曲率极值点的关系定理和证明。     

地貌特征点的数学描述与分析

在用等高线表示3维空间地貌形态的科学性这一问题得到解决之后,自然想到如何用数学的方法来描述地貌的各种特征点。地图中的峰、谷、鞍点对应着二元函数的极大值点、极小值点以及马鞍点,首先从地貌函数的二阶方向导数入手给出了判别它们的一个基本条件,并且给出了判别它们的一个较强的充分性条件的简捷证明。然后从概念出发,用函数分析方法首次给出了地性线的宏观定义和微观定义,同时还给出了地性点的科学定义、性质以及与等高线曲率极值点的关系定理和证明。     

等高线的生成与处理

主要阐述了由ＤＴＭ生成等高线和对数字等高线进行处理的方法。对等高线的形成中，地形特征线的处理，高曲矛盾的处理，防山包丢漏的处理，等高线标高列的自动注记，等高线的截幅、开窗等问题进行了比较深入的讨论。     

利用VRML技术从数字等高线生成三维地貌的研究

本文在实验的基础上，探讨了利用VRML技术从数字等高线生成三维地貌的一种格网方法。这种方法从数字等高线中按格网提取高程点信息，并使用VRML的ElevationGrid节点生成三维地貌。实验中按照这种方法编写了从MIF／MID文件格式的数字等高线生成三维地貌的程序。     

地形图的确定性与不确定性

地形图是地球科学研究中的基础资料。本文阐述了地形图上等高线、线性要素、面积要素的确定性与不确定性,即除非比例尺为1∶1,否则等高线并不真正具有“等高线上点的高度相等”的意义,这一不确定性特征,这种不确定性随着比例尺、地貌类型等的变化而变化。线性要素、面积要素的确定性与不确定性问题与之类似。     

多尺度等高线簇拓扑关系定量表达方法研究

等高线拓扑关系定量表达对空间认知、地形特征挖掘、地图综合等至关重要。然而,已有研究多针对等高线树的生成及综合算法,缺乏等高线拓扑关系及其与尺度变化关系的定量表达,不同地貌类型其变化规律是否一致仍未知。为此,通过分带与投影转换、非闭合等高线拓扑检查与闭合及有向等高线树的构建等,发展了一种等高线拓扑关系定量表达方法。采用高山、中山、平原地貌60组多尺度等高线数据集,探究不同地貌类型的多尺度等高线拓扑指标及其随尺度变化规律的一致性。试验结果表明,相邻尺度等高线拓扑指标变化规律符合空间认知与推理,不同地貌类型多尺度等高线拓扑指标与尺度变化间关系可用同一个幂函数定量表达,该结论为基于多尺度空间相似关系等高线全自动综合的实现提供了理论支撑。     

黄土丘陵沟壑第三副区水文地貌关系正确DEM的建立与评价

本文以黄土丘陵沟壑第三副区的藉河流域为研究区,利用ANUDEM软件和1:5万地形图研究了水文地貌关系正确DEM的建立方法,从派生等高线与原始数字化等高线对比等方面对建立的DEM进行了质量评价。并且与传统TIN方法建立的不同水平分辨率的DEM做了比较。结果表明:由等高线、高程点、河流和陡崖线在ANUDEM5.1中生成的DEM质量优于由等高线、高程点和地形特征点用TIN方法生成的DEM。ANUDEM建立的DEM更能精确地反映水文地貌特征。在此基础上,研究了确定集水面积阈值的方法,通过在Arc/Info环境下运行AML程序自动提取了基于水文地貌关系正确DEM的流域特征。     

我国西部1∶5万地形图空白区地物解译研究——以西藏那曲其香错地区为例

我国西部部分地区1∶5万地形图数据尚未完成,给区域和国家经济发展带来极大不便。空间技术、计算机技术和信息技术的高速发展为遥感技术应用提供了技术支持,高分辨率影像获取能力的提高为大比例尺地物特征的提取提供了数据可能。本文采用SPOT5遥感影像,以1∶5万地形图图式标准为依据,进行青藏高原其香错地区地物判读,结果表明SPOT5能基本满足1∶5万地形图制图要求。为进一步提高判读结果,可采用多时相、多分辨率影像进行1∶5万地形图地物判读。     

我国西部1：50000地图新产品设计与表达技术

西部测图工程以＂丰富产品种类,拓展服务领域＂为设计宗旨,力求地图新产品开发,在传统4D产品的基础上,根据西部地物地貌特征补充了地形图要素内容,开发研制了影像地图、晕渲地形图新产品。本文针对原有地形图在表达西部地物地貌特征方面的不足,介绍了西部测图工程中地图新产品的内容设计与制图表达,包括地形图要素扩充内容与制图表达、影像地图产品内容设计与制图表达、晕渲地形图产品内容设计与制图表达等技术内容。地图新产品设计与表达技术已应用在西部测图中,指导生产了我国西部首批1：50000地形图、影像地图和晕渲地形图产品,丰富了我国基本比例尺地形图产品种类。     

青藏高原水系特征遥感影像解译方法研究

我国西部地区1∶50000地形图的缺失,制约了该区域经济建设和社会发展,给我国西部大开发战略的实施带来了困难。影像解译是整个测绘工程中的关键环节之一,水系特征又是各类地物中的关键要素。本文通过对不同影像中青藏高原水系特征的解译,结合其它技术手段,综合运用各类信息,在此基础上提出了针对不同水系特征的解译提取方法。结果表明,针对不同水系特征的特点,利用不同的遥感数据源,结合其它技术手段,加上各类信息的运用,能够有效地提取青藏高原的各类水系特征,基本能够满足1∶50000地形图的测绘需求。     

从三维点云中自动提取隧道几何特征线

三维激光扫描技术为大型交通工程的全三维表面量测提供了一种有效的技术手段。但是面对扫描输出的海量原始点云数据,如何从中快速、精确地提取工程几何信息就变成一个亟待解决的问题。文中设计了一种从三维点云中自动提取隧道几何特征线的方法,仅以带有三维坐标的点云数据输入,不需提供额外的隧道相关参数,根据隧道表面法向与隧道中轴走向、隧道断面之间的几何关系,自动跟踪中轴线并确定截面方向,截取断面轮廓线。适用于弯曲型隧道,能够根据隧道走向精确调整中轴线方向和截面法向,在实际工程应用中具有较强的实用性。     

恐龙谷南缘微地貌地形特征要素提取及分析

地形特征信息是地学研究中的重要依据,用于描述地形变化的总体样貌,决定了基础地形地貌形态特征。本文对禄丰恐龙谷南缘环状微地貌的地形特征进行提取及分析。首先,采用无人机测量技术获取测区影像数据,通过影像数据处理构建测区0.5 m分辨率的DOM数据与点云数据,并基于TerraSolid软件平台搭建滤波规则对点云数据进行分类、抽稀压缩处理,提取测区地面点,以地面点数据为基础数据构建测区2 m分辨率的DEM;然后,通过叠加ArcGIS空间分析中最大值提取与正负地形提取,完成地形特征点的提取分析;并结合ArcGIS中水文分析、平面曲率与坡型组合的方法,完成地形特征线提取分析;最后,在eCognition 9.0中通过面向对象的方法,实现地形面状特征提取。试验结果表明：①提取鞍部点的最佳分析窗口为11×11。②通过鞍部点位及两种方法提取脊—谷线,其中水文分析提取脊线更为细致,整体连贯性更为突出且从山体两侧脊线分布密集,试验区山体崎岖处提取鞍部点,即说明恐龙谷南缘整体受亚热带低纬度高原季风气候影响,山体受一定程度风化侵蚀。③恐龙谷南缘地形面状特征中裸岩、裸地两者面积占比较大,两者相加后占测区总面积64.2%,结合实地干湿分明的气候特点和实际勘察植被相对低矮的特征,在一定程度上说明该区域表层土壤疏松,需注意水土流失引起的生态问题。     

国家西部测图工程1:50000晕渲地形图研究

为向用户提供内容更加丰富的新型GIS产品,国家西部测图工程提出在生产1:50000线划地形图产品的同时,生产1:50000晕渲地形图产品。本文首先提出了1:50000晕渲地形图的内容及表达规则,在此基础上根据西部区域特点,分析了晕渲生成相关参数,提出西部测图工程1:50000晕渲采用斜照光源、光源方位角315°、光源高度角55°、垂直比例因子为1。其次提出了晕渲生成后的图像分辨率调整、色调调整,基本地理要素与晕渲图像叠加处理。最后提出1:50000晕渲地形图图外整饰原则。该试验的研究结果已形成生产技术文件,并应用到国家西部测图工程中。     

基于GPS RTK的过江隧道测图研究与应用

过江隧道测图包括1∶500陆上地形测量和隧道穿越的水下地形测量。陆上地形测量采用GPS RTK或全站仪全野外数据采集,水下地形测量采用GPS RTK配合测深仪进行全野外数据采集。本文以珠海市十字门过江隧道工程为背景,介绍了过江隧道1∶500地形图成图方法,特别是水下地形测量的方法和应用,建立了完整的技术流程,得到符合精度要求的十字门过江隧道测绘成果数据,可为GPS RTK配合测深仪的无人船在水下地形地貌测绘、航道测量、水下地质勘探等领域应用提供理论和实践参考。     

利用激光点云数据提取采石场地貌特征

三维激光扫描技术在地貌特征提取方面能够实时、主动、高效完成数据采集工作,具有传统测量方法不具有的特点。利用研究区点云数据生成等高线和三维模型可以真实地反映出其地貌特征。本文选择李庄采石场为研究对象,利用徕卡C10扫描仪获取激光点云数据,采用Cyclone和Geomagic Studio软件相结合对其进行预处理,再分别利用Cyclone、CASS、Surfer 3种软件提取地貌特征,并与常规测量方法进行了对比分析。研究结果表明：3种软件均可以生成等高线并生成理想的三维模型,且均有其特性;在制作精度和效率方面,利用点云数据绘制出的等高线相比常规测量方法有着明显的优势。     

DOM与DEM数据的管理和三维可视化

为了统一管理数字正射影像 (DOM)和数字高程模型 (DEM)数据 ,提出建立一个实用系统 ,该系统基于数据库技术统一管理海量的 DOM和 DEM数据。为了达到充分利用 DOM和 DEM数据的目的 ,在该系统中实现了DOM和 DEM数据叠加二维浏览、自动生成等高线、生成三维景观图、数字正射影像地形图、三维景观地形图等功能