反距离加权插值算法中插值参数对DEM插值误差的影响

插值算法是影响DEM精度的主要因素之一,对于插值参数如何影响插值算法并最终影响插值精度却研究较少。这里以反距离加权插值算法中的插值参数为实验对象,选取了6种不同地貌类型的离散点数据,基于中误差度量指标,运用交叉验证方法研究权指数、搜索点数、搜索方向对DEM插值精度的影响。实验结果表明:1)在搜索方向方面,四方向搜索和八方向搜索对提高DEM插值精度并不明显;2)搜索点数为8～12点是较好的选择;3)当权指数≥3时,对DEM插值精度的影响不明显,2或3是较好的选择;4)3因素对DEM插值精度的显著性影响顺序为"权指数>搜索点数>搜索方向"。     

径向基函数对干热河谷冲沟DEM构建的影响

针对当前沟谷尺度侵蚀定量化研究中构建干热河谷区沟谷DEM时主要集中在宏观尺度DEM或微DEM构建与分析,而对DEM评价指标及构建等的研究不够深入的问题,文章以云南元谋典型冲沟为例,基于径向基函数插值,以平均误差、均方根误差及高程正负偏差为指标,通过交叉验证及检查点法,对比分析不同基函数、邻域搜索点数及搜索方位对DEM插值的影响。结果表明,张力样条函数、邻域3~18个点插值效果较好;限制搜索方位降低了样本及检查点的平均误差,其他参数不敏感;构建了大比例尺冲沟DEM,能够较真实的模拟元谋冲沟地表形态。     

基于复杂地貌点云数据构建DEM的参数优选

针对反距离加权插值算法中的插值参数对基于野外实测点云数据构建DEM精度的影响问题,以典型冲沟地貌为例,采用平均值误差和均方根误差作为精度指标,通过改变不同权值函数,搜索方向,搜索点数以及光滑因子等参数,进行实验探究分析.实验结果表明:权指数为5,四方向搜索方式,邻域点8-12得到的插值结果较好.     

DEM插值参数优选的试验研究

插值参数是构成插值算法的基本元素,不同的插值参数产生不同的插值精度,甚至存在巨大差异。但是对于普通用户来说,选择合适的插值参数是困难的,最终导致插值参数选择的随意性。在插值算法相关内容的研究中,使用不合适的插值算法或插值参数可能存在潜在的严重后果,甚至得到完全相反的实验结论。因此,本文根据插值算法最优权重确定方法的差异,选取反距离加权插值算法、径向基函数插值算法和普通克里格插值算法的相关插值参数,进行插值参数的“优选”研究。首先根据插值参数对插值精度的不同影响,选择相关插值参数作为实验研究对象;然后选择六种不同地貌类型地区的稀疏分布的离散采样数据作为实验数据源,运用交叉验证法、相关分析、趋势面分析和方差分析等一系列实验方法,系统研究并给出实验插值参数的“最优”取值区间, 消除插值参数选择的随意性,更好地指导DEM建模的运用。     

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。     

开源GRASS软件等高线生成DEM的算法改进

针对GRASS软件中等高线生成DEM算法存在的问题,从解决多条等高线经过待插值栅格单元、Flood Fill算法搜索等高线、"平山顶"现象3个方面对算法进行了改进,加强了对山顶等特殊地形的处理。实验结果表明,改进算法与已有软件算法相比,提高了山体陡峭地区DEM插值精度,消除了插值生成的DEM中存在的"平山顶"现象。     

离散点云构建数字高程模型的插值方法研究

针对消除DEM构建中插值方法选择的随意性问题,该文基于机载LiDAR离散点云数据,以广东省典型城区与山区为实验对象,利用克里金、反距离权重、径向基函数和自然邻域4种插值方法,对插值参数进行优选后构建DEM,使用交叉验证、相关性分析、像元统计量和三维可视化等方法进行精度分析与比较。结果表明:在城区反距离权重插值,不但可以对空值区域进行适当填充和平滑,而且对高程最大、最小值的预测精度也很高;不同插值方法在构建山区DEM时精度相差不大,插值精度可以达到厘米级,其中普通克里金插值效果最佳。对于城区与山区点云数据反距离权重插值法生成的DEM均能很好地反映地表自然形态,为今后LiDAR点云数据构建DEM选择最佳的插值算法以及插值参数提供参考。     

基于GPU的DEM并行克里格插值算法

本文借助GPU在并行浮点运算方面的巨大优势,通过对串行克里格插值算法可并行性的分析,基于并行LU分解法、并行邻域搜索方法和直接邻域比较搜索方法,提出了基于GPU的DEM并行克里格插值算法。通过对比实验可知,当插值点数较少时,并行克里格插值算法效率低于串行算法,然而,当插值点数很高时,并行克里格插值算法的效率较串行算法有了显著提高,加速的效果甚至高达102倍。     

GEM模型、RF模型和M5T模型的无人机DEM测点插值算法比较

无人机技术作为现如今测量的先进技术,已被逐渐广泛应用,由于DEM数据在实测过程中只能形成点数据,因此对点数据的插值计算一直是测绘专业研究的热点。为找出适用于无人机DEM测点插值计算的最优模型,本文基于GEM模型、RF模型和M5T模型,以降雨、经纬度和海拔为输入参数,对不同模型下的DEM进行了插值计算,结果表明:GEM模型表现的精度最高,该模型RMSE仅为11.72 m,RRMSE为12.7%,R2为0.964,Ens为0.946,MAE为11.28 m,该模型可作为无人机DEM测点插值计算的标准模型使用。     

基于"有限"搜索范围的距离加权算法研究

本文论述了传统距离加权算法在数字高程模型插值过程中,由于搜索邻域的界定导致建模速度和建模精度的缺陷,提出了基于有限搜索范围的距离加权算法,即在求得影响内插点插值精度的最大模糊距离dmax之后,修正了搜索邻域界定的经验公式;最后以典型地貌数据为例在建模速度、建模精度、建模效果三个方面对传统和改进算法进行比较验证。结果表明改进算法在速度、精度和效果等方面都有较好的表现。     

插值条件下格网DEM坡度计算模型的噪声误差分析

针对目前DEM（Digital Elevation Model, DEM）数字地形分析的精度评价多数不考虑DEM误差的空间自相关性或仅仅采用经验的自相关性模型问题,本文从DEM插值入手,从理论上推导了插值条件下格网DEM邻域窗口内坡度噪声误差的空间自相关性模型以及坡度精度模型,并选取典型的插值方法和坡度差分算法,从实验角度分析了在顾及和不顾及空间自相关性两种情况下的格网DEM坡度计算模型的噪声精度,实验结果表明：坡度精度受DEM噪声误差的空间自相关性影响较大,并与DEM插值方法和坡度计算模型中的差分算法有关。     

DEM若干理论问题思考

等高线是获取数字高程模型(DEM)常用的数据源之一,但内插方法对DEM生成精度有显著的影响。基于形态学重建和测地距离变换运算,提出一种等高线数据生成DEM的内插方法。形态学重建用于获取与空间一点对应的最邻近的上等高线和下等高线的高程值,测地距离变换用于获取该点到上下两条等高线的测地距离;使用沿流水线的线性内插获取该点的高程值。实验表明,在只使用等高线数据生成DEM的情况下,本文提出的内插方法获取的DEM精度更高。     

利用能量因子进行DEM升尺度转换精度评价

全面评价数字高程模型（digital elevation model,DEM）升尺度转换方法的精度,有助于合理选择DEM升尺度转换方法,掌握DEM尺度转换规律及构建新的DEM升尺度转换模型。然而目前关于DEM精度评价的研究成果还难以达到实际应用的要求,从全新的视角寻找客观、高效的DEM升尺度转换结果的精度评价方法仍有待研究。基于地球表面接收太阳辐射的分布特性,提出基于能量因子的DEM精度评价方法,应用于不同DEM升尺度转换方法的精度评价中。基于现有的精度评定与质量评价方法,构建定性与定量分析相结合的综合评价方法,以验证基于能量因子的精度评价方法的合理性和有效性。实验结果表明,基于能量因子的精度评价方法原理简单、操作方便,能够反映升尺度转换后DEM地形空间遮蔽关系的变化情况。该方法为DEM升尺度转换结果的精度评价提供了新的思路和方向,对DEM在定量遥感建模与山区地表生态参量反演等方面的应用具有一定的借鉴意义。     

一种分形模型的机载InSAR DEM空洞填补方法

针对如何提高机载InSAR DEM空洞填补精度和DEM对地形细节描述的难题,该文对分形模拟的中点位移插值函数做了改进。首先,提出了动态分形参数提取思路,根据选定的窗口动态提取局部分形参数,使提取的分形参数局部精度显著提高。其次,提出了分形曲面中心内插法,以正方形为图像基元,将两点信息扩展到8点信息来充分显示局部变化的细节信息;考虑到对采样点点数和位置的要求,结合距离加权平均法来弥补周围不够8点的特殊情况。最后,以国产机载X波段全极化InSAR影像提取的DEM为数据源进行了实验。实验结果表明,相比传统的中点分形内插法,该方法不仅能有效提高空洞填补精度,且能更好地描述地形的细节信息。     

DEM中顾及方向的单点移面内插法

DEM是现代测量的重要成果形式之一 ,高程内插是 DEM必须面对的技术问题。研究了顾及方向的单点移面内插法 ,构建了更为合理的权函数式 ,提出了一种快速有效的利用动态搜索圆确定移面范围的方法。     

An improved ANUDEM method combining topographic correction and DEM interpolation

Void filling and anomaly replacement in conjunction with auxiliary sources of data have been widely used to improve the quality of existing problematic high-resolution digital elevation models. However, the traditional interpolation methods used for this purpose have always failed to eliminate the discrepancies between different data-sets. In this paper, an improved ANUDEM method is presented for DEM interpolation, which incorporates the idea of topographic correction using high correlation of topological structure between contour lines (CLs) from multi-scale digital elevation models (DEM). Firstly, the terrain topological structure is extracted from the CLs of a low-resolution DEM. The topographic surface correction is then undertaken based on the extracted structure, which recovers the topographic information of the sharp depressions and eminences to fit the high-resolution representation. Finally, the breaklines of the terrain surface are distilled and integrated into the denser DEM generation. The experiments undertaken confirmed the superiority of the proposed method over the other DEM interpolation methods. It is shown that the proposed method can provide results with a higher accuracy, as well as a better visual quality.     

DEM内插算法与精度评定研究

本文分析了DEM数据产品的误差源、内插算法的误差模型,简要介绍了目前DEM数据产品精度评定的指标与方法途径.通过介绍DEM引出了数字高程模型内插方法,比较了各种DEM内插方法,并且分析了模型精度.     

DEM在丘陵地区土地整理项目中的应用研究

本文选取巴中市巴州区某镇土地整理项目作为研究对象,首先利用一个典型区域的数字化等高线插值生成规则格网DEM,然后利用DEM进行土地平整土方量的计算、道路和渠系的纵断面提取以及由DEM自动提取水系等。由DEM进行以上信息的提取时,主要利用MapGIS软件的DTM分析模块和ArcGIS水文分析工具。本文将DEM与土地整理项目有机结合,在计算精度和计算效率上比以前的方法均有所提高,但由于受原始地形图精度和软件的影响,DEM的精度尚需提高,计算方法尚需进一步的改进。