顾及观测点坐标精度的非线性拟合模型

推导出考虑了平面坐标误差情况下的曲面拟合模型的参数估计及其精度评定公式。此方法简单,易用程序实现,并可应用于曲线、曲面、数字地面模型、地壳垂直形变和多面函数拟合模型的参数估计中。结果表明,在曲面拟合模型中顾及平面坐标的精度,将使拟合精度及参数精度显著提高。     

抗差趋势面与正交多面函数结合拟合DEM数据

空间数据内插是DEM建模中不可缺少的环节。本文提出将趋势面与多面函数结合拟合DEM数据。在趋势面拟合过程中,提出将局部有显著起伏的采样点视为异常观测值,采用抗差估计法,控制显著异常点对曲面拟合的不利影响;针对多面函数拟合中,难以合理地选择节点这一问题,提出基于正交最小二乘法的基本思想,计算各节点核函数对曲面拟合贡献的大小,并依此为依据自适应地选择节点。最后利用新提出的方法,对野外实测的地形数据进行拟合,结果表明进行趋势面拟合后,再进行多面函数拟合,整体上优于直接利用多面函数拟合,而基于正交最小二乘法的多面函数拟合法的精度明显优于常规的多面函数拟合法。     

基于聚类分析的多面函数拟合高程异常方法

利用多面函数拟合高程异常时,多面函数中心点个数及中心点的选择对拟合精度有很大的影响.利用聚类分析方法对多面函数的中心点个数及中心点进行有效选择,提高多面函数的拟合精度.通过与实测高程异常数据进行比较,基于聚类分析的多面函数拟合方法优于多项式拟合法、移动二次曲面拟合法和多面函数拟合法.     

二次-多面函数模型的GPS高程拟合及精度分析

根据二次曲面函数拟合模型,多面函数拟合模型的优点探讨二次-多面函数拟合模型的精度,并且以某铁路的CP1点作为实验数据,结合Matlab编程建模,分别进行二次曲面拟合、多面函数拟合、二次—多面函数拟合并且进行精度比较。实验证明,组合模型的高程拟合精度要高于其中单一模型的精度。     

基于多面函数模型的GPS高程拟合精度分析

选择不同的拟合方法与拟合模型对GPS高程拟合精度有很大影响。本文研究了多面函数拟合模型中平滑系数选择对GPS拟合高程精度的影响。通过实例计算分析表明,选择不同的平滑系数,GPS高程拟合精度相差较大,在利用多面函数拟合GPS高程实践中应慎重选择平滑系数。     

基于移动-多面函数的高程异常拟合方法

将多面函数拟合法获得局部区域的最优结果作为移动二次曲面拟合时选择搜索半径的依据。然后,将获得的搜索半径作为最优拟合距离,运用移动二次曲面法实现了高程异常拟合,即移动-多面函数拟合方法。以某区域获取的高程异常作为实例,比较了3种方法的拟合精度。结果显示,移动二次曲面法、多面函数和移动多面函数的中误差分别为1.499、0.870和0.304 m,可见,移动-多面函数法比另外两种方法的拟合精度都高。     

GPS高程曲面拟合算法的精度分析

在GPS高程测量中需要将大地高转换为正常高。本文对GPS高程的多项式曲面拟合、多面函数拟合和移动曲面函数拟合算法进行了比较分析。结果表明,三种拟合算法均能达到四等几何水准的要求,但移动曲面拟合算法精度最高,多面函数拟合算法精度最低。     

多面函数和移动法综合模型支持下的区域垂直形变场拟合

地壳垂直运动的研究中,多面函数法是一种传统并得到广泛应用的方法。本文通过首都圈和晋冀蒙两个地区的实例,对多面函数和移动法综合拟合模型与多面函数模型等几种模型进行了对比研究。结果表明,多面函数和移动法综合拟合模型在拟合精度上优于其他几种模型,拟合残差更稳定,具有一定的实际应用价值。     

地形标准差聚类多面函数拟合高程异常方法

针对多面函数拟合高程异常时,难以确定中心点的问题,该文利用地形标准差确定高程异常点的分类个数,进行聚类分析,并以地形标准差与距离的比值作为指标,从高程异常点中选择了中心点,同时利用多面函数拟合了高程异常曲面,较好地解决了多面函数拟合中心点难以选择且拟合精度不高的问题。在两个地区应用结果显示,利用地形标准差聚类拟合的高程异常,比单独采用聚类分析和地形标准差的方法在外符合精度上分别平均提高了27%和48%。提出了利用地形标准差选择多面函数中心点的方法,有效地降低了多面函数选择中心点的随机性,提高了多面函数拟合的精度。     

利用蚁群遗传算法改进高程异常拟合模型

针对多面函数在拟合高程异常中难以选取中心节点及光滑因子的问题,该文提出了蚁群-遗传算法改进高程异常拟合模型的方法。为拟合模型构建提供可靠的参数,使选择的中心节点更加合理,加入蚁群算法能够快速获取地形复杂区域的特征点。光滑因子是多面函数拟合法的重要参数,参数值影响了拟合模型精度的高低。采用了遗传算法优化光滑因子,将光滑因子作为种群的染色体进行遗传运算,求得了拟合模型的光滑因子最优值为0.452。利用蚁群-遗传算法改进后的多面函数构建的拟合模型精度为8.6mm,比传统多面函数法拟合结果精度提高了48%。实验研究表明,蚁群-遗传算法改进的多面函数在很大程度上提高了拟合模型的精度,充分验证了改进方法有效可行,为特殊地形的高程拟合提供了重要的参考依据。     

Application of satellite — based rainfall products and SRTM DEM in hydrological modelling of Brahmaputra basin

Hydrological modelling of large river catchments is a challenging task for water resources engineers due to its complexity in collecting and handling of both spatial and non-spatial data such as rainfall, gauge discharges, and topographic parameters. In this paper an attempt has been made to use satellite-based rainfall products such as Climatic Prediction Centre (CPC)-National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) data for hydrological modelling of larger catchment where the limited field rainfall data is available. Digital Elevation Models (DEM) such as Global DEM (1 km resolution) and Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) 3-arc second (90 m resolution) DEM have been used to extract topographic parameters of the basin for hydrological modelling of the study area. Various popular distributed models have been used in this study for computing excess rainfall, direct runoff from each sub-basin, and flow routing to the main outlet. The Brahmaputra basin, which is very complex both hydraulically and hydrologically due to its shape, size, and geographical location, has been examined as study area in this study. A landuse map derived from the satellite remote sensing data in conjunction with DEM and soil textural maps have been used to derive various basin and channel characteristics such as each sub-basin and channel slope, roughness coefficients, lag-time. Percentage of residual flows computed between observed flows and simulated flows using Global and SRTM DEMs are discussed. It is found that the topographic parameters computed using SRTM DEM could improve the model accuracy in computing flood hydrograph. Need of using better resolution satellite data products and the use of high-density field discharge observations is discussed.     

利用TanDEM-X生成DEM的精度评定

目前,许多学者对TanDEM-X生成DEM开展了一些研究,其研究成果也显示了TanDEM-X生成高精度DEM的可行性。为了验证TanDEM-X/TerraSAR-X干涉生成的DEM能否满足测图要求,需要对其进行精度评价和分析。相对于C波段的ERS、ASAR和L波段的ALOS,X波段的高分辨率TerraSAR影像干涉条纹更密集,解缠更加困难。针对这一问题,本文设计了一种低分辨率SRTM辅助高分辨率的X波段的TerraSAR干涉相位解缠方案,提高了解缠的效率和精度。同时,本文提出了一种基于协方差函数的方法对TDX/TSX DEM进行精度分析和评价。该方法通过对各个距离上的协方差值进行拟合,消除了高程误差异常对InSAR DEM精度评价的影响,可以更加客观真实地反映DEM的精度。实例分析结果表明：采用协方差函数方法来评价DEM的精度是可行的,对于试验研究区域,TDX/TSX干涉生成的DEM总体精度为1.42 m,能够满足1：10 000测图要求,为我国空白地区的测图提供了有利条件。     

阴影区提取对高分辨率影像地形辐射校正的影响与分析

利用辐射传输机理对复杂山区进行地形辐射校正,可以全面地考虑太阳直接辐射亮度、天空散射辐射亮度及邻近地表反射辐射亮度3部分因素,从而取得较好的校正结果。遮蔽因子的准确提取是决定地形校正结果的关键因素。本文使用同一个辐射传输模型,针对同一片地表裸露山区的SPOT-5全色影像,分别使用对应的DEM和直方图阈值分割法计算遮蔽因子,并将得到的校正结果进行对比发现：在DEM精度不够高的情况下,使用直方图阈值分割法计算遮蔽因子,可以得到更好的地形校正效果,充分证明了直方图阈值分割法计算遮蔽因子的优势及使用价值。     

地图水系综合中等高线簇与河网协同的汇水区域提取方法

在地图水系自动综合中河流选取需要建立对不同河流重要性程度的有效判别。由于河流汇水区域直接反映河流的作用空间,因而其面积大小成为关键性的量化指标。目前基于河流的汇水区域自动提取方法主要从河流单一要素出发,按“空间均衡竞争”思想平分河流之间的区域,由于未考虑地形因素使得提取的汇水区域往往存在偏差,而传统基于DEM的汇水区域提取虽然考虑了地形,但没有与河流目标建立显性的对应关系。河流是一种天然的沟谷地性线,与山脊线具有对生互补的空间耦合关系,本文提出了一种等高线簇与河网双要素协同的河流汇水区域提取方法,该方法对河流与等高线的目标集合构建约束Delaunay三角网(CD-TIN)并将三角形分类,对不同类型的三角形分别采用骨架线提取规则与梯度向量引导的分水线搜索规则提取分水线段,连接形成网络结构并依此计算各河段的汇水区域。实验结果表明,本算法能更准确地提取河流汇水区域,从而为河流综合选取提供有效支持。     

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。     

Assessment of an ASTER-generated DEM for 2D hydrodynamic flood modeling

Flood modeling often provides inputs to flood hazard management. In the present work we studied the flooding characteristics in the data scarce region of the Lake Tana basin at the source of the Blue Nile River. The study required to integrate remote sensing, GIS with a two-dimensional (2D) module of the SOBEK flood model. The resolution of the topographic data in many areas, such as the Lake Tana region, is commonly too poor to support detailed 2D hydrodynamic modeling. To overcome such limitations, we used a Digital Elevation Model (DEM) which was generated from the Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) image. A GIS procedure is developed to reconstruct the river terrain and channel bathymetry. The results revealed that a representation of the river terrain largely affects the simulated flood characteristics. Simulations indicate that effects of Lake Tana water levels propagate up to 13 km along the Ribb River. We conclude that a 15 m resolution ASTER DEM can serve as an input to detailed 2D hydrodynamic modeling in data scarce regions. However, for this purpose it is necessary to accurately reconstruct the river terrain geometry and flood plain topography based on ground observations by means of a river terrain model.     

基于遥感和GIS的洪水坝河流域冰川变化研究

以洪水坝河流域为例,利用1956年的地形图和2003年的ASTER遥感影像及数字高程模型,在GIS的支持下对两期数据进行统计分析,结果表明:近47年来,洪水坝河流域冰川面积减少了14.04%,长度退缩了17.28%,储量减少了2.26%。研究认为,气温显著升高是洪水坝河流域冰川快速萎缩的主要原因。在和祁连山地区、西藏以及天山地区的冰川进行对比后,发现研究区冰川消融的速率介于三地之间,初步推测是由研究区所在区域的气候和自身属性共同作用的结果。     

基于DEM的流域特征提取研究——以贵州省普定县后寨河流域为例

本文以喀斯特后寨河流域为例,探讨了在Arcgis 9.0环境下从数字高程模型(DEM)中提取流域特征的详细过程,包括:DEM的生成和预处理、水流方向的确定、汇流累积量分析、河网的提取和子流域的划分以及落水洞的计算。经分析得到了研究区域河网特征以及研究区其他常用的流域特征信息,与实际河流水系特征基本吻合,从而证明该方法在分析流域的河网水系结构特征时具有一定的应用价值。     

地貌与几何特征相结合的盆地提取方法

立足于盆地的地貌和几何特性,设计了一种DEM数据中的盆地自动提取方法。该方法以盆地的几何特征为中心建立盆周对盆心的闭合度描述模型,在海拔高度和地势起伏度为参数的地貌聚类划分基础上提取平原地貌区,测算周围山地对它的包围闭合度;再结合盆地面积、盆周盆心高差等特征识别盆地区域。实验结果表明,该方法可正确提取我国三大地貌阶梯上的各类盆地。     

Comparison of basin morphometry derived from topographic maps,ASTER and SRTM DEMs: an example from Kerala,India

The drainage network of a sixth-order tropical river basin, viz. Ithikkara river basin, was extracted from different sources such as Survey of India topographic maps (1: 50,000; TOPO) and digital elevation data of Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer (ASTER) (30 m) and Shuttle Radar Topography Mapping Mission (SRTM) (90 m). Basin morphometric attributes were estimated to evaluate the accuracy of the digital elevation model (DEM)-derived drainage networks for hydrologic applications as well as terrain characterization. The stream networks derived from ASTER and SRTM DEMs show significant agreement (with slight overestimation of lower order streams) with that of TOPO. The study suggests that SRTM (despite the coarser spatial resolution) provides better results, in drainage delineation and basin morphometry, compared to ASTER. Further, the variability of basin morphometry among the data sources might be attributed to spatial variation of elevation, raster grid size and vertical accuracy of the DEMs as well as incapability of the surface hydrologic analysis functions in the GIS platform.