基于双线性内插规则格网DEM地形误差模型

双线性DEM表面模型的精度包括:使用双线性建模方法从格网量测数据传递过来的误差和地形表面的线性表达导致的精度损失.从理论上推导并证明了地形线性表达的误差极值是格网分辨率与地形坡度乘积的常数倍.并根据地形说明了,在不同地形时常数c的不同取值.     

基于Coons曲面的规则格网DEM表面模型

内插是数字高程模型的核心问题。目前的内插模型主要是由离散的格网数据构建的连续曲面,直接以点推面,可能存在较大的地形误差。本文建立的Coons曲面DEM表面模型,首先利用离散的格网数据构造与格网边界相对应的地形剖面曲线的拟合曲线,再基于拟合曲线构建DEM表面模型。实验表明：Coons曲面DEM表面模型是一种高精度的DEM表面模型,其地形模拟误差比直接基于格网数据建立的双线性内插、样条函数内插和移动曲面拟合法的误差都小,实际地形模拟误差与双线性模型相比减少15％-28％,且精度随着构建边界拟合曲线所用格网点的增多而逐渐提高。     

一种改进的双线性规则格网DEM内插算法

在构建高精度规则格网DEM过程中,针对双线性内插模型对地形表面的线性描述所产生的误差问题,提出了一种误差校正的方法。该方法依据待插值点邻域内的坡形以及坡度与R因子的值对双线性内插中间结果进行校正。实验结果表明,在4种不同地貌类型区域,基于误差校正的双线性内插方法精度均高于传统的双线性内插方法,在丘陵、低山、高山地区内插精度也高于自然邻近内插、反距离加权内插与普通克里格内插方法。     

基于双二次插值多项式的DEM传递误差模型

基于函数插值方法,得出了基于不完全双二次插值多项式的规则格网数字高程模型(DEM)的表面表达模型,并推导了相应的传递误差公式。公式表明,不完全双二次多项式的DEM传递误差与双线性多项式的传递误差相同。但由于不完全双二次多项式的DEM表面建模误差低于线性多项式的DEM表面建模误差,因此基于不完全双二次多项式的DEM表面模型具有更高的精度。     

基于双二次插值多项式的DEM传递误差模型

基于函数插值方法,得出了基于不完全双二次插值多项式的规则格网数字高程模型(DEM)的表面表达模型,并推导了相应的传递误差公式.公式表明,不完全双二次多项式的DEM传递误差与双线性多项式的传递误差相同.但由于不完全双二次多项式的DEM表面建模误差低于线性多项式的DEM表面建模误差,因此基于不完全双二次多项式的DEM表面模型具有更高的精度.     

规则格网DEM地形表面重构的形态精度研究

规则格网 DEM 是数字地形模拟的主要数据结构,以黄土丘陵地区1:50000规则格网 DEM数据为例,分析研究双线性内插模型和三次卷积内插模型在规则格网 DEM 地形表面重构中的形态精度问题。结果表明,不同内插模型构建的细小格网 DEM,在高程数值精度方面没有显著差异,但对局部地形的形态精度具有显著的影响,且双线性内插模型和三次卷积内插模型都难以实现形态高保真 DEM 地形表面重构;随着 DEM 应用的深入,非常有必要构建一些科学合理、简洁高效的形态高保真 DEM 地形表面重构模型。     

基于二元样条函数的DEM传递误差模型

根据两点数值微分公式建立了基于二元样条函数的规则格网数字高程模型(DEM)的表面表达模型,得出了基于二元样条函数的传递误差公式。公式表明,二元样条函数的DEM传递误差与双线性多项式的传递误差相同。但由于样条函数的DEM表面建模误差低于线性多项式的DEM表面建模误差,因此,基于样条函数的DEM表面模型具有更高的精度。     

基于二元样条函数的DEM传递误差模型

根据两点数值微分公式建立了基于二元样条函数的规则格网数字高程模型(DEM)的表面表达模型,得出了基于二元样条函数的传递误差公式.公式表明,二元样条函数的DEM传递误差与双线性多项式的传递误差相同.但由于样条函数的DEM表面建模误差低于线性多项式的DEM表面建模误差,因此,基于样条函数的DEM表面模型具有更高的精度.     

基于随机过程的格网DEM精度场模型

针对目前DEM格网精度从理论上难于统一量化描述问题,提出一种基于随机过程的格网DEM（grid digital elevation model, grid DEM）精度场模型,该模型从随机过程理论入手,借助DEM的统一插值模型,建立了DEM两类误差（噪声误差和逼近误差）的数学表达,并分析了构成DEM误差的各个分量的数学意义。与已有的模型相比,该模型实现了传统DEM两类误差的统一描述,此外,该模型适用任意插值方式生成的格网DEM的精度评价。     

1∶10000DEM精细化处理方法及其应用效果分析

以研究区1∶10 000DEM和DLG数据为基础,分别提出基于DLG数据和DEM数据的精细化处理方法,并对比分析了最近邻域法、双线性内插法以及三次卷积法三种重采样方法对DEM精细化处理效果的影响,结果表明:双线性内插法在时间效率、数据精度以及图像效果方面均适中,故决定采用双线性内插法将研究区5m格网DEM数据通过重采样生成为2m格网DEM数据,最后通过可视化和检查点法验证了精细化处理的精度均满足相关要求。相关研究成果可为地形特征等数据的提取提供精度较高的基础数据。     

A bilinear approximation of the surface relief in terrain correction computations

A new method is presented for the computation of the gravitational attraction of topographic masses when their height information is given on a regular grid. It is shown that the representation of the terrain relief by means of a bilinear surface not only offers a serious alternative to the polyhedra modeling, but also approaches even more smoothly the continuous reality. Inserting a bilinear approximation into the known scheme of deriving closed analytical expressions for the potential and its first-order derivatives for an arbitrarily shaped polyhedron leads to a one-dimensional integration with – apparently – no analytical solution. However, due to the high degree of smoothness of the integrand function, the numerical computation of this integral is very efficient. Numerical tests using synthetic data and a densely sampled digital terrain model in the Bavarian Alps prove that the new method is comparable to or even faster than a terrain modeling using polyhedra.     

不同精度DEM流域地形特征提取分析及坡度误差控制研究

以北京密云水库牤牛河流域为试验区,对该流域4种精度DEM提取的流域地形值进行分析,并基于此对不同精度DEM所提取的坡度值进行了误差量化控制,运用曲线回归方法,建立了坡度损失拟合方程系.试验证明,该方法对坡度误差控制较好,具有较大的应用价值.     

On the error of analytical continuation in physical geodesy

Analytical continuation of gravity anomalies and height anomalies is compared with Helmert's second condensation method. Assuming that the density of the terrain is constant and known the latter method can be regarded as correct. All solutions are limited to the second power of H/R, where H is the orthometric height of the terrain and R is mean sea-level radius. We conclude that the prediction of free-air anomalies and height anomalies by analytical continuation with Poisson's formula and Stokes's formula goes without error. Applying the same technique for geoid determination yields an error of the order of H², stemming from the failure of analytical continuation inside the masses of the Earth.     

基于主成分变换模型的DEM格网聚合及其误差分析

利用主成分分析揭示变量之间关系的特性,进而提出一种既能保证较高精度又能较好地保持地形形态特征的DEM格网聚合方法。首先根据主成分变换模型推导DEM格网聚合数学公式,构建主成分聚合模型;然后以30m分辨率DEM转换为90m分辨率DEM为例,根据格网点属性间的权重关系聚合重构DEM。在此基础上,以均值聚合和双线性重采样聚合方法为比较对象,从聚合前后的检查点高程偏差的统计描述、空间分布与自相关性、地形形态保持程度方面分析3种聚合策略下重构DEM的误差特性。最后运用描述统计、半变异分析和等高线套合方法,定量评价主成分聚合重构DEM的质量效果。试验分析结果表明,同均值聚合和重采样聚合相比较,该方法重构的DEM既能保持较高精度,又能很好地保持地形形态特征。     

激光测绘卫星对不同地表形貌探测能力分析

针对斜坡地形、台阶地形和植被地貌、分界地貌建立了4种基本模型,研究了不同的地表空间起伏和反射率分布对回波信号时空分布特性的影响,并采用蒙特卡罗方法仿真了4种模型下Geiger探测模式星载激光雷达的高程测量精度,发现:地形起伏主要影响回波信号的时间分布特性,统计条件下可以消除测量误差;回波信号空间分布特性变化主要由地貌(反射率)的变化引起,误差较小可以忽略.研究结果表明:激光三维测绘卫星对垂直陡变地形(如城市建筑)、斜坡地形(如山坡)、分界地貌(如水陆分界)和折射率起伏地貌(如植被地貌等)具有良好的探测能力.     

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。     

用等高线内插DEM的不同算法的误差分析

本文以南方丘陵地区为研究区域,利用ARCG IS软件平台,对不同的DEM内插算法的误差进行了对比研究,研究表明:不同的算法内查高程误差总体符合正态分布,且较大误差主要分布在地形结构线附近;研究还表明:在南方丘陵地区,与人们通常采用的TIN方法建立的DEM相比,ANUDEM插值生成的DEM更能够精确地模拟真实的地形。     

地形RSG模型的动态构网算法

论述了一种基于规则格网地形模型的动态构网算法。通过定义模型中顶点间的约束关系以及顶点误差的继承方法，利用四叉树构建出顶点的层次结构，有效解决了不同分辨率网络间接边的裂缝问题，实现在模型误差控制下的多分辨网络的实时正确构网。实验证明，该方法对于实时控制地形模型的细节层次，增强地形模型的绘制效率是非常有效的。