棕版地形图上等高线的自动提取和批量赋值

地形等高线在地学研究中有重要意义,地形图上等高线的自动提取和赋值是地理信息系统中的一个重要课题。本文引入图像分割技术,将全要素棕版地形图尺度分割生成图斑后,再通过在红、绿、蓝各波段上设置平均属性范围,对地形等高线进行了自动提取。借助图像处理技术对不同类型的等高线断点进行了连接。通过编写程序对获取的地形等高线进行交互批量赋值,最终较好地解决了等高线提取中的间断、交叉和粘连等问题。     

基于知识的等高线断点连接方法

分析了现有几种等高线断点处理的方法，针对冲沟、陡崖、高程注记等最常见的影响因子各自不同的形态特点，提出了一种基于知识的断点连接方法。     

利用复合迭代策略进行断裂等高线重建

多种原因导致彩色栅格地形图分割后得到的等高线图像中存在大量断线,断裂等高线重建是目前的一个研究热点。分析了近5年来4种最新方法的优缺点,在模拟和分解人工智能识别判断过程的基础上,提出了一种利用复合迭代策略的断裂等高线重建方法。该方法首先总结归纳了断裂间隙区间和断裂形态的划分规律,然后制定了多种算法、运行参数、图像数据源相结合的增量式循环迭代断点匹配连接策略,对断点方向角和方向差异算法进一步优化改进,建立了断点方向差异约束规则,最终实现了各种复杂情况下的断点正确匹配连接。实验结果表明,该方法的处理效果和定量指标均优于几种最新方法,具有更好的稳定性和适用性。     

利用Visual C++实现AutoCAD等高线自动连接

在分析DXF文件结构特点的基础上,实现了DXF文件中地形信息的提取;设计了等高线自动连接的算法,算法中考虑了两条等高线端点不同的情形,即首—首、首—尾、尾—首、尾—尾4种连接情况。根据连接交点位置的不同,分为交点在线上、交点在线外两种连接方式,并以实例验证该算法,最终实现了等高线自动连接的目标。这对于提高地形分析前期数据的工作效率具有重要意义。     

关于分层设色与渐变明暗等深线相结合的地形表示方法研究

从传统的明暗等高线法表现地貌的不足入手,提出了基于Tanaka方法粗细和颜色渐变明暗等高线制作方法,并利用ArcGIS平台实现粗细和颜色渐变的明暗等高线自动绘制,将渐变明暗等高线与分层设色叠加。通过对实例的结果进行分析,验证该方法的有效性与可行性;最后,基于上述方法制作出海底地貌图。     

一种改进的断裂等高线重建方法研究

为了进一步提高断裂等高线半自动重建方法处理各种情况下断裂等高线连接重建的能力,对该方法进行了优化改进研究。首先介绍了该方法的原理,深入分析了存在的缺陷和不足,进而对该方法关键运行环节进行优化改进,设计实现了包括扩展双向抛物线形状判断、多重递增回溯求断点方位码、欧氏最短距离判断等算法。最后,采用多种样本图对原方法与改进方法进行比较。实践证明,改进后方法的断线连接准确率、完成率均高于原方法,具有更好的实用性和有效性。     

基于地图代数的山脊线和山谷线提取方法

将地图代数的思想和方法引入地形结构线的提取,先利用地图代数距离变换得到等高线各自的权属范围,再在等高线各自的影响区域内进行地形特征的提取,后采用区域互补的方法进行特征线段的连接,为特征线段合理连接提供了新思路。     

基于空间插值彩色扫描地形图等高线的自动矢量化

本文主要描述了一种基于彩色扫描地形图等高线的自动提取以及自动矢量化的方法,提出了通过空间插值解决等高线不连通问题的新方法。首先利用图像分割方法分色提取出栅格等高线,自动矢量化等高线(CLs1),然后对这些不连续的等高线赋值,结合其他地形要素(高程点、山脊线、山谷线等)创建DEM,从DEM中提取等高线(CLs2),最后利用提取出的等高线(CLs2)修正从地形图中自动矢量化得到的等高线(CLs1),得到连通的矢量化等高线。通过实验证明此方法是有效的,提高了等高线自动化程度。     

联合Delaunay三角网的等高线群综合研究

采用"联合Delaunay三角网"来提取成组等高线的弯曲,在弯曲处利用平三角形连接法进行局部地形结构线的连接,并建立起地形结构线的树状结构。运用方根模型确定谷地选取的数量指标,并提出了一种新的数学模型以确定谷地选取的质量指标,完成等高线群的自动综合。研究和实验表明,该方法充分顾及了地貌形态特征,谷地选取合理,概括程度适当,并完全避免了相邻等高线相交,综合效果较好。     

利用搜索算法原理进行等高线接边

一般情况下，立体像对测行的等高线数据进行接边处理，以距离作为等高线匹配的标准存在一定的缺陷。本文介绍了一种将等高线本身具有的图形特征作为匹配标准并利用搜索算法原理找共轭等高线的算法。此算法具有处理等高线数据异常的能力，较适合一般情况下等高线的接边处理，在此算法中为了盲目的搜索，提出一种计算关联值的方法并以此来选择前进的方向，提高搜索效率。此算法经过了上机实验，结果令人满意。     

一种基于LiDAR点云的建筑物提取方法

从机载雷达点云数据中快速准确提取建筑物是当前研究的难点和热点。在对现有建筑物点云提取方法充分研究和分析的基础上,本文提出了一种基于LiDAR点云的建筑物提取方法。首先根据建筑物的几何特性提取初始建筑物轮廓点;然后构建局部协方差矩阵计算点云分布特征,剔除非建筑物轮廓点;最后利用DBSCAN聚类算法对建筑物轮廓点聚类,以聚类结果为基础构建缓冲区,以缓冲区内所有建筑物轮廓点为初始种子点,采用圆柱体邻域进行多种子点区域增长,实现建筑物点云的提取。通过两组试验,共5组数据验证本文算法的性能。试验结果表明,该方法能够准确、有效地提取多层复杂的建筑物点云,效率高,且具有一定的适用性。     

等高线悖论与广义等高线定义的研究

根据等高线是地图上可视化的线并与地图比例尺密切相关的条件,推出了等高线悖论,即等高线是地面上一定范围内高程相等或不相等的点的连线在水平面上的投影。提出了点元概念,推导了等高线是地面上的等高点元集在地图平面上的同胚或拓朴映射的广义等高线定义。本定义包容了传统的等高线定义并可解释制图综合规律。因此,广义等高线定义更适用于等高线可视化的地图应用环境。     

机载激光扫描测高数据滤波

机载激光扫描测高数据的滤波和分类是获取高精度数字高程模型的关键,也是国际上目前研究的重点和难点之一。本文详细研究了机载激光扫描测高数据滤波的方法,对现有各种滤波算法进行了综合评价,指出了现有方法的不足,在此基础上首次将"移动曲面拟合预测"滤波算法用于机载激光扫描测高数据滤波处理。试验结果表明该算法自适应性强,计算速度快,滤波效果好。通过对不同测区的数据进行实验,给出了滤波前后的对比结果。     

地物几何关系的平差方法研究

地物是数字地形图的十分重要的要素之一。数字地形图中的地物是通过连接地物轮廓特征点组成轮廓线绘制而成的,地物轮廓特征点是测量获得的,由于测量存在误差,导致同一地物的轮廓线、不同地物的轮廓线之间可能存在的平行、垂直、直圆相切等条件不能严格成立。为解决此问题,本文以地物轮廓特征点的坐标为观测值,提出了一种基于地物几何关系的平差模型。实验证明,基于地物几何关系的平差方法较好地解决了这类问题。     

利用三维激光点云重构建筑物模型

随着三维激光点云数据获取能力的提升，基于三维激光点云进行建筑物模型重建与立面测绘成为工程应用中常用的方法。三维激光点云数据能够体现建筑物丰富和直观的细节信息，然而海量数据处理给建筑物模型构建带来了极大挑战。本文通过对建筑物的三维激光点云数据进行横切得到建筑物轮廓点，并采用基于遗传算法的TSP算法对轮廓点进行处理以获取建筑物各立面的方程系数，最终实现建筑物模型的构建和获取详细的建筑物立面数据。试验结果表明，此方法可以较好地实现LOD1级建筑物模型的构建，进而为更高（LOD3）级别的建筑物模型构建提供依据。     

基于机载LiDAR数据的建筑物轮廓规则化方法

在点云数据分类和建筑物轮廓提取的基础上,提出一种基于最小外包矩形的建筑物轮廓规则化方法。以任意两相邻轮廓点构建初始外包矩形,以迭代的方式将内点数最多者作为最终外包矩形,继而以面积比率、距离和均方根作为指标对规则化结果给出评判,最后以实际数据进行实验。实验结果表明,文中提出的方法能够有效对分类后的建筑物轮廓点进行规则化。     

点状地图符号的神经网络识别

基于神经网络的点状地图符号自动识别研究,设计了点状符号识别流程。采用四层BP网络模型,通过参数设置及输入输出设计优化网络,通过数据格式分析及内存调整优化程序,在程序实现过程中反复试验,总结出了参数的变化规律,实现了点状符号的简单、快速识别。     

对山地丘陵地形多点通视区域建模的数学方法

运用数学建模的方式,对山地丘陵地理环境中任意多点在特定高度的可视范围进行了研究。通过计算单一观察点与周围地形的切点集合,构成单点通视锥面,求出该观察点在特定高度的通视范围轮廓,再对多点的通视范围轮廓进行合并,并对整个通视轮廓取样进行光滑;最后形成山地丘陵环境中多点在特定高度的通视范围。     

面向车载激光扫描点云快速分类的点云特征图像生成方法

车载激光扫描是空间数据快速获取的一种重要手段。车载激光扫描点云数据的分类和特征提取是目标识别与三维重建的基础。本文以车载激光点云数据为研究对象，提出了一种适合于其快速分类与目标提取的点云特征图像生成方法。该方法首先将扫描区域进行平面规则格网投影，通过分析格网内部点云的空间分布特征（平面距离、高程差异、点密集程度等）确定激光扫描点的定权，从而生成车载激光扫描点云的特征图像。利用生成的点云特征图像，可采用阈值分割、轮廓提取与跟踪等手段提取图像分割的建筑物目标的边界，从而确定边界内部点云数据，实现目标分类与提取。本文以Optech公司的车载激光扫描数据为实验对象，验证了本文提出方法的可行性和实用性。实验结果表明，该方法能快速有效分离出车载激光扫描点云中的地面数据、建筑物数据等。     

基于丹麦法计算权因子的GPS高程拟合方法研究

针对GPS高程拟合这一问题,介绍了等值线法、解析拟合法等传统GPS高程拟合方法,并选用丹麦法计算权因子,构造等价权矩阵,结合总体最小二乘法抵抗粗差点对GPS高程拟合结果的影响。结果表明:等值线法与其它两种方法对不含粗差的等精度观测数据拟合的效果相当;基于丹麦法计算权因子的抗差总体最小二乘法对不等精度观测数据的偶然误差处理效果更佳,且通过权因子可以有效处理粗差点对高程拟合的影响,拟合效果更佳。