DEM多尺度表达与地形结构线提取研究

提升方法是一种新型小波变换方法,比小波理论中的多分辨分析更加有效.介绍提升方法实现的原理和构造的三个步骤,将提升方法应用于DEM数据的多尺度表达;简述结构算法并重点说明对该算法的改进,最后给出利用改进的结构算法在多尺度DEM数据中提取地形特征线的方法和实验过程.     

一种匹配分类的空间数据多尺度表达与变换模型

空间数据"连续"表达是多尺度表达与变换的理想状态。针对多尺度表达与变换中地理要素的不同几何形态和生命期特点,建立了动静态结合的尺度变换模型。通过空间数据匹配技术,根据生命期不同,将空间数据分为匹配数据和消亡数据。对于匹配数据,通过综合算法生成关键比例尺插值数据,并预先静态存储;对于消亡数据,依据重要程度的顺序统计量,动态"选取、化简"生成插值尺度数据。实验表明该方案可以缓解传统尺度变换的跳跃感问题,变换效率高,可以快速、动态实现连续的尺度变换。     

多传感器组合导航系统的多尺度分布式滤波算法

将模型的动态系统分析与具有统计特性的多尺度信号变换方法相结合,首先将状态方程采用数据块变换的方式以得到新的状态块方程,并将量测方程表达为数据块的形式;然后将量测向量进行多层小波变换以得到新的量测向量,并结合状态块方程进行卡尔曼滤波;最后根据卡尔曼滤波结果建立多尺度分布式融合估计算法。仿真结果表明,相对于原始尺度的集中式卡尔曼滤波器及原始尺度的多尺度融合算法,本算法可明显地提高系统的滤波精度。     

空间数据连续尺度表达的矢量金字塔模型

连续多尺度表达是当前地图制图领域中的热点问题之一,常规地图采用多级瓦片剖分、多版本存储技术实现空间多尺度表达,存在数据量冗余、跨级别不一致、瓦片间尺度跳跃大等问题。结合传统地图综合、多尺度表达数据结构和空间索引建立等多种策略,在目标数据模型中加入尺度维和操作信息,记录地图综合的过程和尺度变换,建立空间数据矢量金字塔模型。该模型离线综合获取多级基态尺度表达数据,确定每个目标的尺度表达空间范围,并通过面向对象建模技术将目标表达状态及其纵向关联关系、算子类型及控制参量等信息封装在多尺度目标中;同时,建立一端或两端控制的尺度变换结构。基于该模型可快速获取适应用户需求的连续尺度表达状态。     

地表垂直变形序列的多尺度特征分析

基于Morlet小波变换的方法对地表沉降数据序列进行多尺度特征分析，主要是周期性信息的多尺度描述。展现了沉降序列的频率特征在时域上的表现。小波变换能够清晰的给出不同尺度的强弱和分布情况以及沉降变化的趋势和突变点，以某矿的工业广场10个月19期2周等时间间隔的沉降数据序列为俐。分析了沉降数据中显含2．1和4．1个月的主周期信息。说明小波变换在沉降数据序列的分析中具有优越的性质。     

基于关键比例尺的空间数据多尺度表达

已有的空间数据多尺度表达多为基于静态多版本机制的.其原理是通过不同的系列比例尺数据之间的尺度变换来模拟地理要素的连续显示,这在地图缩放过程中给用户视觉上造成了较强的跳跃感.这里在相邻的基础比例尺数据之间插入中间比例尺(关键比例尺)数据来进行空间数据的多尺度表达,给用户连续的视觉感受.     

自发地理信息兴趣点数据在线综合与多尺度可视化方法

移动及Web环境下,集成各种自发地理信息POI数据与地理框架背景数据的混搭式地图应用,越来越多地出现在主流地理信息平台及LBS服务中。由于缺乏适宜的在线多尺度可视化机制,这种POI数据表达上通常出现拥挤、压盖等冲突现象。针对该问题,本研究将传统的尺度变换方法与在线环境相结合,提出一种面向城市设施POI数据的多尺度可视化策略。即由服务器端通过预处理方式对POI数据进行多层次结构化组织;在此基础上,客户端依据显示比例尺导出对应层次的POI目标,并通过移位操作解决局部存在的符号表达冲突现象。试验表明,该方法符合数字化网络应用的在线实时需求,同时也能获得较高质量的多尺度表达效果。     

高分影像信息提取的特征结构化多尺度分析建模方法研究

围绕高分影像丰富的细节信息和多分辨率特征多尺度分析与信息提取的建模方法开展研究。首先研究高分影像特征分解与表达的变换域方法,构成多尺度、多通道、多层级的变换特征,然后分别使用下采样、上采样和非下采样方法进行特征结构化,最后建立特征结构化多尺度分析模型。并对直塔模型进行具体建模过程分析与实验研究,验证了特征结构化多尺度分析模型方法的有效性。结果表明,该方法可以增强高分影像多尺度分析的灵活性,并有效解决其多尺度分析与信息提取问题。     

数字水深模型多尺度表达方法研究

针对现有数字水深模型(DDM)多尺度表达过程中由于单一固守"安全性"准则所导致的DDM表达精度不高和DDM产品形式单一及使用范围受限的问题,该文在简要介绍二维滚动圆变换及其在等深线化简中的应用的基础上,通过对二维滚动圆变换的维数扩展,提出了滚动球变换的概念。经过大量的计算推导,得到了正(负)向滚动球变换的不同组合方式,实现了既可以顾及"安全性"准则,又能够满足"保真性"需求的DDM多尺度表达方法。该方法可以提高测深数据的利用率和数据表达精度,适应多领域不同层次的DDM应用需求。     

利用骨架线端点匹配进行面状要素渐变变换

面向空间数据连续地图综合问题,提出了一种基于骨架线端点匹配的面状要素渐变方法,通过在两个关键表达之间进行尺度内插,实时、动态地派生任意中间比例尺地图数据。首先,对面状要素在大小比例尺下的两重表达分别进行约束Delaunay三角网剖分并提取各自的骨架线特征;然后,使用最优子序双射优化技术对骨架端点进行匹配获得多边形边界上相对应的特征点序列;最后,在剖分边界的基础上进行分段常规线性内插,获得面状要素介于始末尺度之间的多尺度表达。实验结果表明,该算法充分顾及了空间数据弯曲结构特征,对于光滑边界面状要素的渐变变换具有良好的渐变效果,可用于空间数据的连续地图综合和多尺度表达。     

机载LiDAR点云生成多尺度DEM方法

为了利用机载激光雷达点云生成高保真、多尺度的数字高程模型(DEM),提出了一种基于综合生成策略的方法:首先,利用点云数据中的地面点生成高分辨率、高保真的DEM作为基础DEM;然后,通过迭代的方式对上一层较高分辨的DEM进行综合获取较低分辨率、高保真的DEM。实验表明,本文方法不仅具有可行性,而且生成的多尺度DEM具有高保真的特性。     

一种面向DEM多尺度表达的傅里叶能量谱模型

针对数字高程模型（digital elevation model,DEM）数据的多尺度表达问题,根据DEM格网数据在能量谱密度中“低频-高能-大尺度”的对应关系,在化简中关联地形语义特征,构建了DEM数据的多尺度表达模型。实验结果表明,该模型可以实时动态派生不同尺度下的DEM数据,通过等高线放样观察发现,该模型派生的DEM数据满足地形表达、空间认知和制图综合中的“保留主要地形特征、舍弃次要地形特征”的基本原则。与常用的DEM化简方法进行高程值统计以及坡形变化的定量对比分析,结果表明该方法在统计意义与结构意义上都具有较好的效果。     

Fusion of high-resolution DEMs derived from COSMO-SkyMed and TerraSAR-X InSAR datasets

Voids caused by shadow, layover, and decorrelation usually occur in digital elevation models (DEMs) of mountainous areas that are derived from interferometric synthetic aperture radar (InSAR) datasets. The presence of voids degrades the quality and usability of the DEMs. Thus, void removal is considered as an integral part of the DEM production using InSAR data. The fusion of multiple DEMs has been widely recognized as a promising way for the void removal. Because the vertical accuracy of multiple DEMs can be different, the selection of optimum weights becomes a key problem in the fusion and is studied in this article. As a showcase, two high-resolution InSAR DEMs near Mt. Qilian in northwest China are created and then merged. The two pairs of InSAR data were acquired by TerraSAR-X from an ascending orbit and COSMO-SkyMed from a descending orbit. A maximum likelihood fusion scheme with the weights optimally determined by the height of ambiguity and the variance of phase noise is adopted to syncretize the two DEMs in our study. The fused DEM has a fine spatial resolution of 10 m and depicts the landform of the study area well. The percentage of void cells in the fused DEM is only 0.13 %, while 6.9 and 5.7 % of the cells in the COSMO-SkyMed DEM and the TerraSAR-X DEM are originally voids. Using the ICESat/GLAS elevation data and the Chinese national DEM of scale 1:50,000 as references, we evaluate vertical accuracy levels of the fused DEM as well as the original InSAR DEMs. The results show that substantial improvements could be achieved by DEM fusion after atmospheric phase screen removal. The quality of fused DEM can even meet the high-resolution terrain information (HRTI) standard.     

不同空间尺度DEM地形信息容量综合对比研究

DEM包含了大量地形信息,是进行地形分析的基本数据。由于DEM数据的多尺度因素,加之地形、地貌特征具有宏观性与区域分异性的特点,不同尺度下的DEM地形信息容量具有较大的差异。本研究选取黄土高原地区的绥德、佳县、富县和宜君县四个实验样区,以Arc view/GIS软件为技术平台,提取了基于DEM数据的地形因子,并运用比较分析与数理统计的方法,对地形因子的提取结果进行了分析,获取了单一值因子的量化表达模型,确定了DEM地形信息容量与分辨率、地域及比例尺之间的量化相关关系,并在此基础上分析了DEM地形信息容量在不同空间尺度上的分异规律。     

一种多比例尺GIS方案及其数据模型

提出了一种分层分级分区式多比例尺GIS方案，在提出的空间数据模型基础上，按照地图综合方法，发展了适合本文方案的多比例尺GIS空间数据模型，并通过试验说明了新方案及其模型的正确性和可行性，讨论了实施中几种情况的解决办法。     

基于小波分析的地貌多尺度表达与自动综合

基于小波多分辨率分析原理，给出了一种尺度依赖的地表形态抽象与表达方法。基于该方法研究了多尺度的地貌自动综合，提出了利用小波系数的范数比作衡量相应尺度综合程度的数量化指标，并结合实例予以说明。     

多比例尺空间数据库更新技术研究

提出了基于CHT_EUR空间数据库模型的多比例尺空间数据库更新方案。该方案通过空间要素匹配和属性对比对发生变更的数据进行自动识别，并且能通过基于地理对象构建的关联关系实现多尺度空间数据的联动更新，有效地解决了多比例尺数据不一致的问题。     

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.     

基于整型小波变换的DEM数据压缩

从系统的简单性和高效性出发，将整型小波变换运用于DEM数据，采用一种简单高效的编码方案，对不同复杂程度的DEM数据进行了压缩试验，取得了较好的效果，并得出有关DEM数据压缩的一些规律。