利用插值算法填补SRTM3 DEM数据空洞的比较分析

由于雷达热噪声、斑点噪声和解缠等因素的共同影响,利用合成孔径雷达干涉测量(InSAR)技术获取的SRTM3 DEM存在高程数据空洞,严重影响了该DEM产品的应用。SRTM3 DEM数据空洞的分布一般呈现空间随机性。本文通过比较分析利用各种插值算法填补DEM数据空洞的优劣,从中选出一种最优方法来对SRTM3 DEM进行插值填补。     

SRTM DEM数据空洞插值填补方法对比分析

SRTM全球数字高程模型数据目前已被广泛应用于多个领域。最新版本的SRTM DEM仍然存在较小的高程空值区域（数据空洞）和模糊区域。文章在模拟某试验区域SRTM DEM数据空洞的基础上,利用线性插值、反距离权插值、二次多项式插值、三次样条插值等DEM插值方法进行了数据空洞的插值填补试验和对比分析,结果表明在丘陵地区和空...     

联合CryoSat-2测高数据和地面高程数据建立东南极拉斯曼丘陵地区DEM

拉斯曼丘陵地区位于东南极伊丽莎白公主地,中国南极中山站位于拉斯曼丘陵的东部,是中国南极科学考察的重要地区。数字高程模型（DEM）是南极冰盖变化研究的基础,卫星测高数据是南极地区构建DEM的主要数据来源。CryoSat-2是新一代用于极地冰盖和海冰监测的测高卫星,联合2013年和2014年南极冬季的CryoSat-2测高数据以及中国、澳大利亚、印度三个国家现场测量的60余个地面高程数据,利用克里金插值方法建立了拉斯曼丘陵地区200 m分辨率的DEM（简称LA-DEM）。利用未参与插值的地面高程数据对新建立的LA-DEM进行了验证,并与Bamber 1km DEM、ICESat DEM、RAMPv2 DEM以及BEDMAP 2等四种国际上常用的南极DEM进行比较,结果表明LA-DEM的高程精度约为19.7 m,优于其他4种南极DEM。     

基于杨赤中推估法的DEM及等值线绘制

数字高程模型(DEM)是GIS最重要的组成部分,应用杨赤中滤波推估法,可将离散的高程数据经插值计算转换为格网DEM数据。在此基础上,利用VB和MapX实现等值线绘制功能。详细讨论杨赤中推估法构造DEM的原理和实现绘制等值线功能的步骤。     

一种煤矿塌陷区数字地形图的预计更新方法

利用CASS从煤矿已有数字地形图上提取矿区地表塌陷前的高程数据,并在CASS中进行插值加密,利用开采沉陷预计程序对插值加密后的高程数据进行下沉修正计算,生成了塌陷后的矿区地表高程数据,利用该数据在CASS中通过简单的数据处理实现了煤矿塌陷区数字地形图的预计更新。该方法对煤矿生产单位的测绘工作以及开采沉陷防灾减灾工程的设计具有实际意义。     

地形平坦地区DEM生成算法的比较研究

数字高程模型(DEM)是GIS的基础数据之一,是许多涉及高程信息的空间分析的重要基础。DEM插值精度的好坏直接影响基于DEM的各种地学分析及应用,因此研究高精度的DEM插值算法具有重要意义。介绍了基于水文强化算法的DEM插值算法——ANUDEM,并与传统的TIN建立DEM的算法进行了比较。认为在地形复杂地区由于等高线密集,高程信息丰富,两种插值算法效果都比较好;而在地形平坦地区ANUDEM算法精度优于TINDEM,并且,ANUDEM得到的DEM很好地避免了平山顶、阶梯状地形,其派生的等高线和水系与原始数据更加吻合。相对于TINDEM算法,ANUDEM算法更适合地形平坦地区的DEM建立。     

基于CryoSat-2测高数据的南极局部地区DEM的建立与精度评定

南极数字高程模型(DEM)是南极冰盖变化研究的基础数据,在我国南极重点考察地区Dome A及中山站至Dome A考察断面,利用新一代测高卫星CryoSat-2,对常用的几种插值方法如反距离加权、克里金、径向基函数、局部多项式和最近邻点插值方法的插值精度进行交叉比较,结果显示克里金插值方法的精度最高。利用中国第21次南极科学考察队采集的GPS数据,对克里金插值方法生成的两个区域的DEM精度进行验证。结果表明,坡度较小的Dome A区域DEM精度较高,平均高差为1.248 m,标准差为0.51 m;坡度较大的中山站至Dome A断面区域DEM精度较低,平均高程差达到3.87 m,标准差为9.358 m。     

基于大比例尺地形图DEM快速建立方法的研究

利用现有大比例尺地形图快速生成DEM,通过对原数据格式的分析,利用程序采用基于高程点和等高线2种方式从dwg文件中批量提取出高程信息,高效、快速地获取大比例尺地形图中高精度的高程数据;使用VC^ 和ObjectARX编程技术进行DEM建模,在此过程中,通过采取优化数据结构等几种改进措施有效地减小了数据冗余并大大减少了程序运行的CPU时,快速制作出大区域高分辨率DEM。     

CryoSat-2 SARIn数据干涉处理及DEM获取

CryoSat-2搭载的合成孔径/干涉雷达高度计能够精确地探测海洋与大陆冰面高程变化,其合成孔径干涉模式（synthetic aperture interferometric mode,SARIn）提供的干涉数据可以利用传统差分干涉测量技术反演地面的高程信息,但在欧洲空间局公布的SARIn二级产品没有充分地利用这一信息。介绍了SARIn模式工作原理,并结合传统干涉测量技术,提出利用SARIn一级（level 1b,L1b）数据进行数字高程模型提取的算法和流程。通过数据质量检查,剔除数据中的错误信息;通过信号强度和相干性选择合适的解缠起点,实现干涉数据的逐行解缠;计算出卫星视角,结合卫星姿态、速度、位置和视线向距离等信息计算地面点的三维信息,最终插值生成SARIn DEM（digital elevation model）。利用该算法对2012年1月~4月的SARIn L1b数据进行干涉处理,获得了南极Lambert冰川流域局部地区的数字高程模型。通过对比ICESat DEM和RMAP DEM,表明SARIn DEM具有较高的精度,能够满足南北极等地区的高程变化研究。     

平原地区内插DEM精度的量化分析

针对平原地区的平坦地形,采用克里金法、反距离权重法、样条函数法、ANUDEM法4种常用的插值方法生成不同空间分辨率的DEM。建立精度评价的数值指标,并结合目视判别,评价了不同插值方法在不同空间分辨率下生成DEM的数值精度和视觉特征;采用随机采样的方法对数据抽稀,用不同密度的高程数据再次插值,分析了4种插值结果的精度,并对每种插值方法建立回归分析模型,得到了高程点密度和插值精度间的定量关系。     

高精度DEM建模的加权径向基函数插值方法

在数字高程模型（digital elevation model,DEM）建模过程中,经典空间插值方法均没有考虑断裂线附近的局部地形特征影响,使得断裂线局部区域高程被平滑,从而导致地形特征失真。为了解决该问题,构造了一种顾及断裂地形特征的定权方法,并以径向基函数（radial basis function,RBF）为插值算子,提出了加权径向基函数方法。首先通过捕捉每个采样点的结构张量,自适应计算采样点与待求点的距离,然后利用该距离对每个采样点赋予合适的权重,最后利用加权插值实现DEM建模。以10组国际摄影测量和遥感学会公共数据和1组山体滑坡区域的机载激光雷达点云数据为例,利用所提方法构建样区DEM,并将计算结果与标准RBF及传统插值算法（如反距离加权法、克里金法、约束不规则三角网法）进行比较。精度分析表明,不论采样点数为多少,所提方法计算精度均优于其他插值方法;对DEM山体阴影图分析表明,相较于传统插值方法,所提方法能较好地保持断裂线局部地形特征。     

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。     

应用地统计学和径向基函数的DEM插值

为了解决紧支撑径向基函数(CSRBF)内插生成DEM中合理设置紧支撑半径的问题,文章提出了基于地统计学和CSRBF的DEM插值方法,采用地统计学中变程的倍数来度量空间相关性的强弱,取变程的倍数设为CSRBF紧支撑半径,使得CSRBF插值矩阵呈稀疏带状分布,保证插值矩阵稳定求解,最终生成较高精度的DEM。最后以实测高程数据为例,使用交叉验证对插值方法进行实验,根据最大误差、最小误差、平均误差和均方根误差等指标进行精度分析,结果表明该插值方法精度高,插值结果可靠,可作为一种有效的DEM插值方法。     

基于点云数据内插DEM的精度比较研究

利用3维激光扫描技术,以云南元谋干热河谷地区冲沟为研究对象,扫描获得大量具有冲沟坐标信息的点云数据。离散的点云数据之间没有明显的拓扑关系,不能表达连续的地表形态,通过建立格网DEM可视化表达地形信息,利用不同的内插方法生成DEM并进行精度评定,以便在不同的地貌区和采点方式下选用最佳的内插模型。点云数据经过数据配准拼接以及噪声剔除,在ArcGIS软件中,通过数据格式转换,利用反距离加权插值、克里金插值、自然领域法插值三种不同的内插方法生成DEM模型,通过检查点法分析已有的固定点高程和内插相应点的高程值做误差比较,分析不同的内插精度。实验表明,反距离加权插值法和克里金插值中误差基本相同,自然领域法插值中误差最大。分析比较不同的内插精度,对地表的坡度、坡向、等高线的研究具有重要的意义。     

抗高程平移和裁剪的格网DEM盲水印算法

针对DEM数据水印常见的攻击方式——高程平移和裁剪,该文提出了一种可有效抵抗攻击的格网DEM盲水印算法。该算法考虑了DEM数据的特点,对原始水印进行扩频处理,使其与高程差值形成映射关系;利用相邻格网的高程差值在高程平移攻击中的不变特性,以量化方式将扩频后水印按位嵌入到高程差值中,将扩张的差值分摊到相邻高程的后一位。实验结果表明,该水印算法具有良好的不可见性,对DEM数据精度影响较小,并且对抵抗高程平移和裁剪攻击具有良好的鲁棒性。     

SAR图像数据在堰塞湖水位高程监测中的应用

通过对现有的DEM数据制作方法进行对比研究分析,发现在抗震救灾中利用SAR图像数据建立DEM数据模型来监测堰塞湖水位高程是一种比较稳定、可行的技术方法。该方法首先利用DEM数据制作监测地区等高线数据,然后将等高线数据与SAR图像精纠正数据进行精确配准,最后在此基础上建立堰塞湖水位高程估算模型。利用该模型对采样数据进行计算能得到堰塞湖的水位高程值。在实践中,该方法效率高、受限小、适应性强,能够在第一时间上救灾指挥部门,为决策提供了重要的依据。     

利用VLL-LSM自动检查DEM数据

针对用数字摄影测量手段从遥感影像中提取的DEM,探讨了一种利用垂线轨迹法(VLL)结合最小二乘匹配(LSM)进行DEM高程数据的自动检查与编辑的方法。实验证明,在一定条件下利用该检查方法能够快速、准确地发现并纠正DEM高程数据中存在的问题。     

DEM数据高程精化方法研究

由于采用不同技术规程规范的原因,目前1∶500比例尺DEM数据高程中误差往往跟1∶500比例尺地形图高程中误差约相差5 cm,为了基础测绘数据的融合和精度统一,笔者在浙江省台州市椒江试验区对DEM数据进行高程精度提升研究,利用实地采集精化点和检核点高程信息,采用克里金插值法理论建立高程差模型,求取DEM格网高程差改正值,实现对DEM高程进行改正,达到DEM数据高程精化的目的,并对精化后的DEM高程进行了检测和验证,实验达到了预期效果。     

一种优化高精度曲面建模的DEM构建方法

针对当前高精度曲面建模方法在基于高程散点构建DEM过程中存在形态失真的问题,提出一种顾及地表形态变化特征的模型优化方法。通过局部计算区域的坐标系旋转,重新构建了计算格网点周围点的高程之间的约束方程关系。该研究采用理论数学曲面和实地高程采样数据进行精度验证实验,结果表明,基于优化后的高精度曲面建模方法构建的DEM在平均绝对值误差、误差最大值、均方根误差等误差指标上相对反距离加权、普通克里格和样条插值等经典插值方法均有明显改善。此外通过山体阴影等方式进行比较分析,表明优化后的方法构建的DEM具有更高的形态精度。     

基于数字地形图的DEM数据获取方法研究

对数字地形图中的高程点和等高线的数据进行研究,分析了多种DEM数据获取方法的优缺点。在Auto CADVisual LISP编写了DEM数据批量提取程序,实现了基于数字地形图的DEM数据快速获取方法。