自DEM由不同算法提取坡度的对比分析

以陕北韭园沟流域1:10 000水平分辨率为5 m的DEM为研究对象,运用方差分析、回归分析、排序分析等分析方法,采用6种不同算法分别提取坡度。通过比较不同算法所提取坡度的平均值、最大值、标准差、坡度的中误差,定量分析中误差与地形变化的关系后,提出在黄土丘陵沟壑区提取坡度时选用三阶反距离平方权差分算法和三阶反距离权差分较为合理。     

基于DEM的6种坡度提取算法的比较分析——以山东省青岛市为例

坡度是描述地形特征信息的一个重要指标,对于制订土地利用规划和防御地质灾害具有重要意义。本文基于山东省青岛市的ASTER GDEM数据,利用MATLAB进行矩阵运算,采用6种坡度提取算法分别获取坡度矩阵、最大值和中误差等统计指标,对比分析6种算法的提取精度。结果表明:简单差分算法出现极端和偏差情况的概率较高,可信度不高;三阶不带权差分和三阶反距离平方权差分算法比较稳定,偏差较小且精度较高,对沿海地区坡度提取具有借鉴意义。     

关于坡面法向量求算的算法综述

通过对简单差分、二阶差分、Frame差分、三阶反距离权差分、三阶反距离平方权差分和三阶不带权差分6种常用坡面法向量算法的分析比较,得出在求算fx和fy时需要根据实际情况选择不同的差分算法以得到较好的结果。一般情况下三阶反距离平方权差分算法、三阶不带权差分和三阶反离权差分在计算精度上最佳。     

黄土高原提取坡向的最适宜算法

在黄土高原选取代表不同黄土地貌类型的神木、绥德、延川、富县、宜君、长武、淳化、定边共8大研究样区200个小样区。在每个小样区中以1∶1万地形图制作的分辨率为5m的DEM为研究对象,采用6种不同算法分别提取坡向。运用方差分析,排序分析,比较分析等方法,通过分析比较不同算法所提取坡向的中误差,不同坡向的面积,认为在黄土高原提取坡向时选用三阶反距离平方权差分算法和三阶反距离权差分算法较为合理。     

不同生产方式DEM的坡度算法比较

在吉林省国土调查工作中,普遍利用DEM以ArcGIS为平台来计算坡度,对以不同方式生产的DEM均采用三阶反距离平方权差分算法计算坡度,并未顾及DEM生产方式的改进对坡度计算带来的影响。本文以不同生产方式生产的DEM为研究对象,在理论上分析不同坡度计算方法的适用性,并利用不同生产方式获取的DEM实验数据按不同算法分别计算坡度,对相关结论进行了验证,旨在为实际工作中依据DEM的特点确定适宜的坡度算法提供参考。     

DEM坡向提取的向量场模板匹配方法

利用几何代数的多维统一性与运动表达的简明性特征,设计了用几何代数向量场拟合进行地表坡向表达和提取的新算法。基于高斯合成曲面模型模拟的多尺度格网DEM数据,对坡向计算的正确性、抗噪性及空间整体性进行验证和统计分析,显示几何代数向量场拟合方法能正确提取地表坡向,且较之三阶反距离平方权算法具有更强的抗噪性;选取5类典型的不同地貌类型数据进行最优窗口和坡向提取试验,黄土丘陵,梁、峁、塬和风沙地貌的最优窗口大小分别为13、11、11、11、17,所提取的坡向可以较好地反映不同地貌类型的结构特征。     

顾及DEM误差自相关的坡度计算模型精度分析

基于DEM的坡度计算,其误差来源于DEM误差、DEM结构和坡度计算模型。在顾及DEM误差自相关的前提下,对四种DEM坡度计算模型进行了分析和评价。研究表明,三阶不带权差分能给出较高的坡度计算精度;在局部窗口中,格网点数量越多,坡度计算越准确;等权比不等权的坡度计算模型更准确;DEM误差自相关结构形式对坡度计算无影响。进一步的理论分析和试验分析还表明：DEM误差自相关性的存在,不仅能够改善地形分析的精度,也能改善DEM自身精度。     

基于反距离夹角加权算法的地理信息空间内插方法

基于加权平均理论,在权因子变量中引入距离和夹角两个量来定权,得出反距离夹角加权算法。将反距离夹角加权算法应用在地理信息空间内插中,并与常用的几何内插方法算术平均值法、邻近值法、反距离加权法进行比较分析后得出,当已知样本点只有一个时,该算法相当于最邻近值法;当只有两个已知样本点,或者多于两个已知样本点并且点位在全圆方位上分布均匀时,夹角权相等,该算法相当于反距离加权法;多于两个已知样本点,但已知样本点密度和方位分布不均时,反距离夹角加权法能减弱甚至消除已知样本点在内插点全圆方位上分布不均及疏密不匀对内插值的影响,保证内插值接近近点值。所提出的反距离夹角加权算法将广泛应用在建立DEM及图像处理等地理空间信息数据内插中。     

地形特征提取的一种简易算法

地形特征作为基本地理要素,从DEM数据中提取其隐含的地形结构信息是非常重要的。本方法采用距离倒数加权法建立格网DEM,提出一种直接比较高程值来提取地形特征的简易算法,并利用差分算法计算坡度和坡向,通过V isual C++软件平台,编程实现格网DEM地形特征的自动提取,进行三维立体显示。该算法易于编程实现,数据结构简单,程序运行效率高,提取结果与真实地形基本拟合。     

二、P21 普通测量学、地形测量学

CH20082004顾及DEM误差自相关的坡度计算模型精度分析=The Accuracy Assessment on Slope Algorithms with DEM Error Spatial Autocorrelation/刘学军,卞璐,卢华兴,朱莹(南京师范大学虚拟地理环境教育部重点实验室)//测绘学报.-2008,37(2).-200～206基于DEM的坡度计算,其误差来源于DEM误差、DEM结构和坡度计算模型.在顾及DEM误差自相关的前提下,对4种DEM坡度计算模型进行了分析和评价。研究表明,三阶不带权差分能给出较高的坡度计算精度;在局部窗口中,格网点数量越多,坡度计算越准确;等权比不等权的坡度计算模型更准确;DEM误差自相关结构形     

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。     

复杂地理环境下基于障碍距离的最短路径寻优算法

针对复杂地理环境下最短路径寻优问题,文章设计了基于障碍距离的优化算法。算法引入了地表距离、障碍距离等概念,综合考虑了地理空间高程、坡度、障碍物等空间信息,以适合于复杂地形条件下目标间距离计算;在对目标地理空间网络化基础上,通过确定搜索空间、搜索方向、网络弧段权值等,构建完整的网络拓扑关系网;应用遗传算法进行最优线路寻优,最后通过实验验证了算法的可行性。     

基于车载LiDAR的特征融合差分的车前道路提取方法

为应对行驶中变化的道路环境,划分当前车前道路的可行驶区域,本文提出一种基于多特征融合差分的车前道路检测方法。该算法通过形态学滤波法对原始点云进行地面点云提取,统计归纳地面点云数据,进而界定运算域,在运算域内划分不同纵深的差分元尺寸和起点,在差分元内进行特征参数的融合,形成特征矩阵,求解差分矩阵后再进行阈值滤波,进而实现车前道路点云的提取。本文首先与相关道路点云的提取算法进行对比,表明其性能优良;然后针对所采数据不同纵深的道路提取效果进行对比,证明该算法的有效性。     

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。     

一种复杂地理环境越野通行路径寻优算法

设计了基于障碍距离的优化算法,解决突发事件应急联动中复杂地理环境下最短路径的寻优求解问题。在详细分析地理空间高程、坡度、障碍物等空间信息的基础上,通过计算搜索空间、搜索方向和网络弧段权值构建网络拓扑关系网,并利用遗传算法对最优路径进行寻优求解。     

基于机载LiDAR技术的DSM生成与地物变化自动检测方法

机载LiDAR技术能够精确表示地表起伏状态,通过适当的插值算法,可以生成数字地表模型(DSM)。本文利用一种改进的反距离权重邻域内插算法(四点反距离等分权重法),生成2006年和2009年同一城市地区的DSM,利用软件自动提取地物高度变化,从而获得地物变化信息。     

顾及地形起伏的步行最优路径分析算法

将行人的生理因素与GIS路径分析有机结合起来,根据生理学研究进展,建立了步行体能消耗计算模型,并提出了基于坡度转换的等效水平距离计算原则,从而将三维空间距离转换为等体能消耗平面距离,实现了顾及地形起伏的最优路径算法。实验结果表明,该算法具有兼顾坡度与距离关系的优势,提高了路径分析方法的有效性。     

Ritter改进算法的丝绸之路经济带大区域坡度求取

针对地理坐标系大区域DEM数据在进行坡度求取时,常规先投影再求取坡度的方法存在着投影类型选择、重采样方法选择、分辨率大小确定及栅格对齐等所带来的操作不确定性问题,该文直接在地理坐标下进行坡度求取以减少不确定性及繁杂操作的有效方法。选取GLOBE DEM数据作为数据源,亚欧大陆作为丝绸之路经济带坡度求取研究区,将Ritter算法及地球表面距离求取公式整合得到地理坐标下坡度求取Ritter改进算法,并提出了比值系数、基准长度等概念,完成了亚欧大陆的坡度求取。地理坐标下的坡度求取方法可为大区域坡度地形因子的求取提供一种新的思路,所求取的亚欧大陆坡度数据将作为开展丝绸之路经济带有关研究的基础数据。     

点云中角点的自动提取算法研究

针对三维激光扫描数据处理过程中的数据拼接、纹理映射、目标识别等问题,提出一种新的三维激光扫描距离图像的角点提取算法,旨在为相邻测站问数据拼接提供粗配准的对应点.文中通过把三维激光扫描仪获得的单站距离图像转化为二维深度图像,利用已有的SUSAN算子提取出深度图像的角点,反算深度图像的角点到距离图像坐标系下实现角点的提取.利用2站间4个公共角点作为粗配准进行2站数据的ICP配准,利用配准的准确度验证该角点提取算法的有效性.     

基于高斯差分的改进Harris特征点提取算法

针对非城区影像纹理特征缺乏、特征不明显、影像特征点提取困难和图像特征附近可能出现冗余特征点问题,本文提出一种基于高斯差分的改进Harris特征点提取算法。首先用高斯函数对图像进行卷积运算生成平滑图像,将原图像与平滑图像进行差分运算生成增强纹理特征的差分图像;然后基于Harris算法进行差分图像特征点提取,进行特征点局部窗口的非极大抑制,剔除冗余特征点,提高特征点提取精度。实验证明,本文算法可以改善纹理贫乏影像区的特征提取效果,有效删除冗余特征点,并提供质量较好的特征控制点。