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。     

地貌的测定及等高线的勾绘

地貌是用等高线、陡坎及一些特定符号来表示的，等高线并不像地物轮廓线那样是可以看得见的东西，因此按测定地物轮廓线特征点的方法测定等高线是较困难的。用什么方法来测定等高线，这是需要探讨的问题。不论地貌怎样复杂，总可以把地表面看成是由许多不同的面组成的。相邻面的交线构成了地貌的骨架线，测量上叫做地形线。这里主要介绍地形较复杂的丘陵地、山地的施测与勾绘。     

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。     

基于等高线数据的地性线追踪技术研究

通过研究特征点的提取技术和建立系统的特征点匹配的数学模型，研究了基于矢量等高线数据的地性线的自动追踪技术，利用所述方法，提取的特征点完整，准确；理论和实验表明，所建立的数学模型简捷，实用，有可靠的数学理论基础，且地性线追踪效果良好。     

基于通视与D-P算法相结合的地形特征点提取方法

文章首先简述了已有的等高线特征点算法,分析了他们的不足,提出了基于通视和D-P算法相结合的地形特征点提取算法,这种算法较好的弥补了已有算法的不足,提高了效率。     

一种基于曲率法的曲线特征点选取方法

本文提出使用弯曲树来组织曲线的弯曲形态,根据弯曲特征以一定范围计算曲线弯曲程度所得到的值度量点的宏观弯曲量,作为特征点的选取标准;并根据微观弯曲量微调领域内特征点的位置,来确定特征点。实验对比发现,本算法可以在一定程度上克服传统曲率算法的不足,选取的特征点能够控制曲线的宏观形态,并且位置准确。     

结合离散化描述与同名点约束的线特征匹配

由于受到多重因素的影响,影像中提取的线特征经常出现断裂、变形、遮挡等问题。为克服上述问题对线特征匹配的影响,本文提出一种结合离散化描述与同名点约束的航空影像线特征匹配算法。算法首先利用单应性约束结合核线约束精简候选线特征数量;然后采用“以点代线”的方式,通过统计线上同名点的分布情况确定线特征初匹配结果;最后根据线特征与其邻域内同名点间的距离关系对匹配结果进行核验,以保证匹配的可靠性。选取AMC580相机系统所获得的航空影像进行线特征匹配试验,结果表明,本文算法匹配正确率高,匹配速度相对较快,并可实现曲线匹配及断裂线特征的多对多匹配。与已有匹配算法进行比较,本文算法在影像间存在有尺度、亮度、旋转变换等复杂条件下的匹配正确率均高于90%,具有较好的匹配稳定性。     

根据地性线绘制等高线的研究

根据地形特征点和地性线绘制等高线是测绘大比例尺地形图等高线的主要方法,本文在分析现有自动绘制等高线方法的基础上,提出了一种根据地性线及其拓扑关系直接求取和跟踪等高线的方法。针对利用各种传统曲线光滑算法所绘相邻等高线间常常出现不协调现象的缺点,首次提出并详细讨论了相邻等高线通过点间的抛物线双向加权平均光滑算法。大量实践表明,利用本文所提出的跟踪和光滑方法所绘等高线的光滑性和协调性是令人满意的。     

LIDAR点云数据的建筑物特征线提取

传统的房屋建模主要采用航空航天立体影像来获取房屋的3维数据,通过在数字摄影测量系统上进行立体量测来实现。这种方式费时、费力、周期比较长,影响了成果的现势性。机载激光雷达可直接、快速获取大面积地表点的三维坐标信息,为建筑物特征线提取和建模带来了便利。以往基于LIDAR点云数据进行建筑物特征线提取,大多只是针对简单的平顶房屋和人字型房屋。本文提出了一种能够精确提取建筑物特征线的方法,通过建筑物区域确定、建筑物顶面分类,能够实现诸如平面、斜面和多层次建筑物特征线提取的方法。     

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。     

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。     

基于等高线提取地形特征线的研究

借助约束Delaunay三角网,研究了两种从等高线数据提取地形特征线的方法.给出了两种方法的实现过程,讨论了实验结果的异同,并分析了存在差异的原因.     

利用地形开度算子自动提取激光雷达点云断裂线

基于机载激光雷达（LiDAR）点云生产高质量的数字高程模型（DEM）,需要地形特征线的约束。本文针对现有断裂线提取算法仅仅考虑了地表的局部变化,错提取率高的现状,从人工解译的角度出发,引入地形开度（topographic openness）作为一种定量描述地表整体变化的地形特征,提出了基于地形开度的断裂线自动提取算法。首先将原始地面点按高程采样成距离图像,然后通过地形开度算子获取地表的主体结构变化,最后结合形态学算子和边缘提取算子提取断裂线种子点并跟踪断裂线矢量。试验结果表明,该算法无需人工干预,能够快速提取较完整的断裂线。     

利用AutoCAD二次开发实现地形图高程点与等高线错误自动查找

论述了数字地形图中产生高程点与等高线错误的可能原因,分析了高程点和等高线在地形图中的空间位置关系及作为判断条件的数学关系,论述了解决问题的办法和判断规则,展示了通过编制计算机程序实现找出其错误的核心代码,此研究对于减轻质检人员在检查数字地形图的高程点与等高线错误时的劳动强度和提高工作效率很有意义。     

三维激光扫描技术在地形测绘中的应用

三维激光扫描技术突破了传统的逐点单独测量,实现了面域扫描数据采集。通过高速激光扫描测量,可快速获取被测对象表面的三维坐标数据,具有采集速度快、获取数据丰富等特点,且测量距离长、数据准确,不受大地水准面的精度制约。本文将三维激光扫描技术结合RTK技术,在测定扫描仪定位点和后视标靶定向点后,获得全景范围内连续的三维坐标,然后在视野范围外再设站扫描,使整个测区无漏洞,最终实现了地图生产。     

基于拓扑关系的面状地形要素提取方法

针对地形要素提取工作量大的问题,提出一种基于空间拓扑关系的面状地形要素自动提取方法。通过对比分析AutoCAD数据与GIS数据的差异,对地形要素提取中的关键问题进行了分析;运用多要素组合拓扑构面的方法完成图形的快速构建,利用独立符号或文字注记与图形的包含关系完成图形的检查,建立图形与分类编码的映射关系实现分类信息的自动识别。实验表明,该方法对于面状地形要素的提取快速、准确,目前已在多个港区的空间数据建库中得到验证,提高了数据生产的工作效率。     

城市大比例尺地形图数据库中地物变化的自动发现

提出了基于地形图数据库、地面巡视、地形图修测对原始数据和修测数据比对进行城市大比例尺地形图数据库地物变化自动识别的方法。这种方法效率高,准确性强,已成功用于北京市1∶500地形图数据库更新前地物变化的自动发现     

基于Visual Studio的图像特征点提取研究与实现

图像特征点提取不仅应用于计算机视觉领域而且也是摄影测量中的重要环节。本文主要分析了摄影测量中几种常用的特征点提取算子并结合FLANN匹配方法在VS2012上实现各个特征点算子的性能比较。结果表明:运用BRISK特征检测子结合BRISK描述子来提取特征点不仅提取速度快、消耗内存小,而且具有尺度、旋转不变性和对噪声的鲁棒性。如果不考虑图像的尺度、旋转的变化,则FAST和ORB组合的结果是最优的。