基于椭球面投影的散乱点云建立三角格网方法

空间点云数据建立三角格网是三维激光扫描数据处理中重要的处理内容之一。已有的点云三角格网建立方法的网形结构良好,但存在数据量大、计算效率低的特点。提出借助椭球面进行高斯投影建立点云的空间三角格网建立方法,有效地实现四周型点云数据格网建立过程。结合某矿井点云数据实例,对基于圆柱面和椭球面投影的两种方法建立的三角格网进行对比,结果表明,利用椭球面投影法建立三角格网能更有效地建立顶部和底部点云数据的拓扑关系。     

基于WGS-84椭球面的退化四叉树经纬线格网剖分

针对数字地球的发展和解决全球问题的需求,给出了一种基于WGS-84椭球面的全球离散格网剖分方法——退化四叉树经纬线格网;分析了格网剖分的特点,明确了格网单元行列定义和经纬度坐标;计算出不同剖分层次格网单元面积、边长的变化情况并与基于正球面的剖分进行了对比。结果表明该格网系统具有粒度相对均匀性、层次嵌套性、方向一致性、地理条带性和对称性、广泛数据兼容性等许多优良特征,对构建全球地理信息系统具有一定的实用价值。     

区域椭球面上数字高程模型的建立

提出了在局部区域的椭球面上建立数字高程模型的原理和方法。这种椭球面的DEM是在区域性椭球面上基于新大地坐标系建立的,不同于现有的基于投影平面的DEM。由于未经过从椭球面到平面的投影,从而杜绝了投影变形,也消除了平面位置与水准高程之间作为3维坐标的不兼容性。在具体建模中,直接基于与测区平均高程面最优拟合的区域性椭球面,采用格网DEM的建模方法来建立椭球面DEM。     

基于QTM的WGS-84椭球面层次剖分及其特点分析

在分析现有球面剖分的基础上,发展出一种基于四元三角格网(QTM)的WGS-84椭球面层次剖分方法;并计算不同层次剖分格网的面积、边长变化情况,分析格网的特点.研究表明该格网近似规则,且具有层次嵌套性等特征,为其实用化和误差控制提供了依据.     

数字高程模型格网间距对提取地形因子的影响研究

数字高程模型(DEM)作为地面高程信息的数字表示形式,在地学研究领域得到了广泛应用.本文通过对DEM基本原理及其现有表示形式进行分析,提出了数字等高线也是DEM表示形式的观点.随后通过选取4种不同地貌类型的规则格网DEM作为实验区,分析研究了DEM格网间距对坡度、坡面曲率、地表切割深度、地表粗糙度和沟谷密度等地形因子提取的影响,为人们根据地貌类型和应用需求合理选择DEM分辨率提供了参考.     

根据等高线建立数字高程模型

提出一种基于等高线建立规则格网数字高程模型的方法。该方法考虑了原等高线的数值特征和几何特征，因而具有较好的稳定性和可靠性。还提出了对于所建立的数字高程模型可信性的两种验证手段：解析曲面比较和等高线还原对比。     

基于EQG的WGS-84椭球面等面积格网剖分模型

针对目前等面积全球离散格网模型的不足,提出一种新的等面积椭球面四叉树格网剖分模型,并以WGS-84椭球体为空间基准,阐述该格网的剖分原理及节点坐标计算方法,并对不同层次格网的几何变形进行分析。结果表明:所得格网单元均匀,面积相等,且具有层次性、嵌套性、易于多分辨率的建模等特点。     

规则格网数字高程模型的建立

基于规则格网的数字高程模型和基于不规则三角网的数字高程模型是目前数字高程模型的2种主要结构。研究了基于规则格网数字高程模型(DEM)的建模原理和方法,分析了建立DEM的精度影响,并建立了模型,实现了算法。结果表明,逐点内插法十分灵活,内插效率较高,精度较高。     

基于层次格网索引的高程点线矛盾快速识别方法

针对高程点线矛盾问题,提出一种基于层次格网索引与多进程并行机制相结合的点线矛盾识别方法：构建层次格网索引,进行数据细化管理,设计多进程并行机制,构建空间位置关系与高程判定逻辑,利用完善后的高程逻辑判断条件在并行机制下完成矛盾识别。测试结果表明：该方法能够准确识别高程点线矛盾,层次格网索引与并行机制的结合使得运算效率相较于无索引且非并行状态下提升2个数量级（1/138）,较现有方法在精度及效率方面均有较好表现,且对特殊地形环境更具适用性。     

一种近似等积球面菱形格网的构建方法

介绍了一种基于内接正八面体和Snyder投影的近似等积格网构建方法。先构建与球面面积相等的正八面体,将正八面体的面作为初始剖分面,然后采用四元三角剖分方法将初始剖分面分割成层次嵌套的三角格网,利用Snyder等积投影将正八面体面上的层次格网投影至球面,用大圆弧代替Snyder投影弧,构建近似等积的全球离散格网系统。在分析Snyder投影弧和大圆弧差异的基础上,依次计算各层次格网的面积、长度、角度值;根据计算结果分析了不同层次近似等积格网面积、长度、角度变形规律及空间分布特征。结果表明,随着剖分层次的增加,格网面积误差呈减小的趋势;剖分层次为10时,99.8%的格网面积偏差在-10%~10%之间,面积变形较大的格网均位于由正八面体面的中心到三个顶点的连线附近;格网长度、角度最大值与最小值的比均呈收敛的趋势,分别收敛至1.73和3.03。     

椭球面三角形外心的地图代数解法

椭球面三角形外心到3个相邻顶点的大地线距离都相等。面向椭球面空间的外心大地坐标的求解对于椭球面Voronoi图的生成和椭球面Delaunay三角网的构造具有重要作用。利用基于地图代数理论的矢栅结合方法,首先基于地图代数测地变换建立高精度椭球面空间距离场,再通过边界跟踪配对确定外心所在的栅格范围,最后通过数值计算内插生成初始等距点并不断逼近外心的精确大地坐标。试验结果表明,采用本文方法求解的椭球面三角形外心大地坐标,在103~104 km跨度内其定位误差小于0.001m,且算法非常适用于海量空间数据的高精度快速计算。     

GNSS与三角高程在公路跨河中的应用分析

主要研究利用GNSS无约束平差控制网数据和三角高程进行跨河高程测量,结合电子水准仪运用常规水准测量的方法测得高差,通过对比三种跨河水准测量,分析GNSS跨河高程测量与三角高程测量数据精度,从而依实际工作环境选择最优的跨河方式。     

数字高程模型的数字综合原理研究

在讨论高程准确性、高程序正确性、高程特征保持性和模型概念的基础上,分析了DEM机械建模生成中的理论和实践局限,提出了特征建模目标和数字综合途径,论述了DEM数字综合原理,并给出了1∶5万和1∶1万两种DEM系列综合例图。实验表明,只有在表示出全部地形特征的可靠DEM基础上进行数字综合,才能在指定分辨率上表示出所需地形特征的DEM。     

基于数字高程模型制作山区坡度分级栅格数据

山区的坡度分析可为规划建设和土地利用提供所需的地理底图,对此较为准确、有效的方法是利用高精度的数字高程模型DEM进行坡度计算及分析,数字高程模型相比于其他数据更适用于数字地形分析.本文阐述了基于1∶50 000比例尺的数字高程模型并利用ArcGIS软件进行山区坡度的计算及坡度分级栅格数据的制作,将结果与高分辨率正射影像进行叠加以初步检查结果的正确性,最后将坡度在25°以上的区域提取出来并以矢量文件形式输出.     

利用点扩散函数进行DEM尺度转换

利用点扩散函数的图像模糊特性,提出了一种利用点扩散函数进行数字高程模型(digital elevationmodel,DEM)尺度转换的方法,即以不同尺度的点扩散函数作为模板,通过其与原始DEM的卷积实现不同分辨率DEM的尺度上推。设计了DEM尺度转换的评价指标,该指标包括高程统计特征、空间自相关特性及地形结构特征等。以陕北和晋中两种不同地形的1∶1万5 m格网分辨率DEM为研究数据,对此方法进行了分析验证,并与常用的最邻近、双线性以及立方卷积等方法进行了对比。     

DEM坡度、坡向的有效尺度范围

采用曲面矢量合成方法,通过比较点位上的坡度、坡向的矢量值与以点为中心、一定范围地形曲面上的矢量值,进行了DEM坡度、坡向的有效尺度范围研究。结果表明,格网中心点上计算得到的坡度、坡向所代表的范围是DEM分辨率的1.7~2.7倍。这种规律在不同的地貌样区是普遍存在的,且不受DEM分辨率的影响。