基于无网格法的坡度坡向提取

无网格法是从有限元法发展而来的数值方法,它不依赖于网格,在计算力学领域受到广泛关注。文章将无网格法应用于坡度坡向地形因子的提取,构建数学模型,计算任意点的坡度坡向值。通过实验分析发现,曲面离散数据分布均匀,计算结果精度高。对根据等高线离散的实测数据进行分析表明,在三种情况下坡度误差超过14°,坡向误差超过119°,分别为:邻域内采样点与待求解点几乎呈直线分布时;采样点聚集于待求解点一侧时;待求解点与采样点几乎处于同一平面时。可见该方法对采样点数据分布要求高。     

基于Hutchinson的DEM建立及质量评价

建立高质量的数字高程模型(DEM)是正确计算坡度、坡向、提取流域地形特征、进行水文分析的前提。国外应用最广的是基于Hutchinson方法的DEM插值方法和应用该算法的软件ANUDEM,该软件采用有限微分内插技术和地形强化算法,自动去除伪下陷带点和生成输入数据错误文件。研究表明,通过等高线回放、DEM中误差、坡度、河流、光照模拟等方面的对比,ANUDEM生成的DEM表面光滑,比常规用TIN方法构建的TIN-DEM更能准确地表现地形起伏,其提取的坡度、光照图更准确,适宜进行水文分析。     

基于坡度和坡向分析的DCT域DEM数字水印算法

提出了一种基于离散余弦变换(discrete cosine trasform,DCT)域的数字高程模型(DEM)数字水印算法,通过分析坡度坡向计算模型并结合人类视觉系统(human visual system,HVS),推导出坡度坡向精度与水印嵌入强度的数学关系,能实现在满足坡度坡向精度要求下,水印嵌入强度的最大化,增强水印的抗攻击性。实验结果表明,含水印DEM的高程、坡度、坡向的最大误差和中误差均较小,满足DEM精度的近无损及所提取等高线的近无损,且满足水印的视觉不可见性,能抵抗JPEG压缩和几何裁剪攻击。     

不同DEM插值算法对提取坡度和坡向的影响研究

针对数字高程模型数据的精度与内插算法的有关问题,分别选取反距离加权插值算法、径向基函数插值算法、最近邻点插值法和克里格插值算法生成DEM。根据插值参数对插值精度的影响不同,选择插值参数为研究对象,然后运用交叉验证法与方差分析等试验方法来研究插值参数与DEM精度的关系,以便得到合理插值参数,并通过对不同插值算法生成的DEM计算坡度坡向面积,分析不同内插算法对坡度坡向的面积变化规律。通过研究发现,不同的内插算法主要是对小坡度区域(15°)有影响,而坡度较大(15°)时没产生显著的影响。不同插值算法生成的DEM提取的坡向主要在平坦地区有显著的影响。     

基于钻孔数据Delaunay-三角网的矿产储量计算

针对传统矿产储量计算的不足,在分析平面点集Delaunay-三角网的算法的基础上,提出基于钻孔点集Delaunay-三角网的算法,并以该三角网为基础,在Visual Basic环境利用组件技术,结合钻孔属性数据库,对任意区域矿产储量进行计算,该法不仅克服算术平均法误差大及其他方法难以自动实现的缺点,而且为管理部门的规划和开采设计提供重要参考信息。     

基于规则格网DEM的坡度坡向分析研究

坡度坡向是描述地貌特征的重要参数,从晕渲图制作的角度出发,对不同数据情况、不同坡度坡向计算方法得到的坡度坡向进行对比,研究制图区域数据分辨率,地区类型对坡度坡向计算的影响。     

一种基于Fréchet距离的断裂等高线内插算法

等高线内插是提高地形图精度的一个常用手段，在地图综合等领域中有很重要的作用。在实际地形图数据库中，等高线除了存在完整的计曲线以外，还有一部分断裂的首曲线。已有的等高线内插研究中未考虑对此类数据的处理，为此，本文提出了一种基于Fréchet距离的断裂等高线内插算法。首先提出了等高线度量关系的计算方法，然后对等高线的节点均匀加密，并利用Fréchet距离进行相似度判断以选择参考等高线，最后根据“最近点”的方式进行插值。通过对江苏某地区实际数据的试验，验证了该算法的合理性，对于鞍部地区的内插，有更好的适应性和准确性。     

基于DEM坡度坡向算法精度的分析研究

坡度坡向是两个最基本的地形因子,目前对DEM坡度坡向计算模型和精度存在一些不同的甚至矛盾的观点,其原因在于没有区分误差来源和分析评价方法的不同.本文对DEM坡度坡向误差进行了理论分析,并通过实验数据对相关结论进行了验证.旨在澄清目前关于坡度坡向计算模型上的矛盾结论.     

采用3D D-P算法的等高线三维综合实验研究

将等高线看作是由高程点以特定形式组织得到的空间三维线段,采用3维Douglas-Peucker算法从三维空间提取等高线上的主要特征点。根据等高线数据特点,对该算法进行等高线综合的几种方案进行实验讨论。实验结果和运算速度表明,采用3维Douglas-Peucker算法综合等高线具有广阔的研究前景。     

一种多尺度自适应点云坡度滤波算法

点云坡度滤波算法原理简单、易于实现,为进一步提升坡度滤波算法的自适应性,提出了一种多尺度自适应点云坡度滤波算法.首先,在数据预处理的基础上引入虚拟网格对点云数据进行分割;然后,利用距离加权的方式逐次计算网格点的坡度角,结合k均值聚类和正态分布自适应确定滤波阈值;最后,使用多尺度策略逐级缩小网格尺寸实现点云数据的精细滤波...     

数字地貌晕渲光源的设置和应用研究

以晕渲中的几何光学原理为基础,利用坡度坡向计算格网点灰度的方法,对晕渲中的光源设置和应用情况进行研究,提出利用地貌特征设置和调整光源方位及个数的方法,并针对不同的数据情况分析了光源应用的情况,对几种光源的设置和调整应用情况进行了说明和实验。本文对数字晕渲中光源的设置和应用的研究,提高了晕渲中光源使用技术的灵活性,可以有效改善数字晕渲图的质量。     

基于坡度坡向的地貌晕渲实现研究

本文利用规则格网DEM数据,研究基于坡度坡向的地貌晕渲制作过程。通过选择合适的坡度坡向算法、光照模型和光照插值算法,实现基于坡度坡向的地貌晕渲。     

改进约束D-TIN的等高线陡坡区域识别

针对高线图中陡坡区域特征的自动识别问题,在应用Delaunay三角网与线性插值法生成等高线图的基础上,改进了基于最大角原则生成约束Delaunay三角网的算法,对等高线图进行了三角剖分,根据等高线之间约束三角形的几何参数,计算了等高线图坡面单元坡度,识别出坡度较高区域。进一步地,给出了一种扩张算法对相连陡坡单元进行划分形成陡坡区域,计算了各个陡坡区域中心坐标、面积与平均坡度。通过对12组有256个坐标高程值的数据构建约束D-TIN并生成三维地形图对识别结果进行了评价,识别正确率达0.903,平均识别时间为33ms。实验表明,对于不同数据生成的不同等级等高线图的识别结果均有较高的效率与准确率。     

基于三维激光扫描的边坡变形数据提取研究

以北京市门头沟区尾矿边坡为例,运用三维激光扫描技术对尾矿边坡进行研究。通过对不同时段采集的点云数据处理,形成相应时段尾矿边坡三维模型。采用等高线比较、三维质检软件比较,提取出边坡变形数据。三维激光扫描技术使滑坡体测绘从传统的GPS或者全站仪单点数据采集变成连续密集的自动获取海量点云数据,增加了测绘信息量。三维激光扫描技术不仅提高测量精度和数据采集速度,且使工作效率实现大幅度的提高。     

土地利用空间格局与坡度坡向的关系

坡度坡向是影响土地利用空间格局的因素。以韶关市大塘镇为研究区,基于DEM和土地利用现状图,利用GIS提取坡度坡向及土地利用信息,并将坡度坡向与土地利用图进行叠加分析,研究坡度坡向与土地利用空间格局的关系。研究结果表明,除林地外的土地利用类型随坡度增加而大体呈现下降趋势;除平地外,各坡向土地利用类型差异较小;坡度坡向影响光照、水分、热量等分布,进而对人类活动和土地利用空间格局产生影响。     

Generation and validation of DEM using SAR interferometry and differential GPS supported by multispectral optical data

Digital elevation model (DEM) and the derived terrain parameters e.g. contour, slope, aspect, drainage pattern, etc are required for natural resources management, infrastructure planning and disaster management. The present paper aims at generating DEM from ERS tandem pair using interferometric technique supported by differential GPS measurements (DGPS) and multispectral optical data. Validation of DEM has been carried out by DGPS measurements. Ground Control Points (GCP) established by DGPS measurements have been used to georeference the IRS-1D optical data that has finally been co-registered with SAR amplitude image. Optical data, co-registered with ERS - I SAR data has helped in locating the GCP’s and check points, precisely, for refinement of DEM and its validation.     

Comparison of Angles from Surface Slope/Aspect Algorithms

Few studies have compared algorithms for mapping surface slope and aspect from digital elevation models. Those studies that have compared these algorithms treat slope and aspect angles independently. The evaluation and comparison of surface orientation algorithms may also be conducted by treating slope and aspect as characteristics of a bi-directional vector normal to the surface. Such a comparison is more appropriate for selecting an accurate surface orientation algorithm for applications that use bi-directional measurements, such as modeling solar radiation or removing the topographic effect from remotely sensed imagery. This study empirically compared the slope angle and bi-directional surface angle estimated from five slope/aspect algorithms using a synthetic terrain surface and an actual terrain surface. The most accurate algorithm is consistently that which uses only the four nearest neighboring elevations in the grid.     

The Effect of DEM Raster Resolution on First Order, Second Order and Compound Terrain Derivatives

It is well known that the grid cell size of a raster digital elevation model has significant effects on derived terrain variables such as slope, aspect, plan and profile curvature or the wetness index. In this paper the quality of DEMs derived from the interpolation of photogrammetrically derived elevation points in Alberta, Canada, is tested. DEMs with grid cell sizes ranging from 100 to 5 m were interpolated from 100 m regularly spaced elevation points and numerous surface‐specific point elevations using the ANUDEM interpolation method. In order to identify the grid resolution that matches the information content of the source data, three approaches were applied: density analysis of point elevations, an analysis of cumulative frequency distributions using the Kolmogorov‐Smirnov test and the root mean square slope measure. Results reveal that the optimum grid cell size is between 5 and 20 m, depending on terrain com‐plexity and terrain derivative. Terrain variables based on 100 m regularly sampled elevation points are compared to an independent high‐resolution DEM used as a benchmark. Subsequent correlation analysis reveals that only elevation and local slope have a strong positive relationship while all other terrain derivatives are not represented realistically when derived from a coarse DEM. Calculations of root mean square errors and relative root mean square errors further quantify the quality of terrain derivatives.     

DEM内插算法对坡度的影响

本文以干旱、半干旱地区的渭干河-库车河三角洲绿洲为研究区域,利用样区的1:50000的矢量地形图为数据源,通过对不同插值算法生成的DEM计算坡度,坡度计算像元值分别采用25m、50m、100m、1.50m、200m,5个分级.通过对比研究发现:在坡度小于27°时,不同的算法对坡度具有显著的影响,而大干27°时,算法不会...     

基于机载LiDAR数据的建筑物轮廓提取

建筑物轮廓作为建筑物三维重建的重要元素，在建立智慧城市和数字城市中至关重要。本文针对从机载激光雷达点云中提取建筑物轮廓数据处理的点云滤波、建筑物屋顶面提取、建筑物轮廓提取，以及提取精度评定各环节存在的一些问题，提出了一种综合区域生长改进算法、三维Hough变换算法和α-shape算法的建筑物轮廓提取方法。该方法在对机载LiDAR点云数据去噪的基础上，首先利用改进的区域生长算法滤波地面点，并基于地物点到地面的归一化高程特征通过高度阈值去除高度较为低矮的地物点；再基于三维Hough变换算法从剩余建筑物和高大树木点云中提取建筑物平面；最后使用α-shape算法提取建筑物的轮廓信息。对使用RIEGLVQ-1560i机载激光雷达测量系统扫描的某城区点云数据进行计算，通过匹配度、形状相似度和位置精度等评价指标对提取的建筑物轮廓进行精度评定。结果表明，综合区域生长改进算法、三维Hough变换算法和α-shape算法的建筑物轮廓提取方法可以准确提取建筑物的轮廓信息，对于大范围的建筑物轮廓提取具有稳定性和普遍适用性。