规则格网上双方向性插值DEM精度研究

简要介绍双方向性插值方法的原理,并以线性插值和三次插值过程中的误差传播为基础,利用误差传播定律,推导出双方向性插值方法生成的DEM曲面平均高程误差值,并对线性插值和三次插值公式本身的精度进行分析。     

一种基于直线特征的遥感影像和GIS数据自动整体配准方法

提出了一种基于直线特征的对尺度变化和旋转变化不敏感的遥感影像和GIS数据自动整体配准方法。该方法利用在变换模型转换后GIS数据中参考线段上的端点和影像上对应特征线段的距离为零建立相似性测度,以共线条件方程作为变换模型,通过改进的霍夫变换进行优化求解,同时得到变换模型参数即外方位元素和匹配结果,实现了遥感影像和GIS数据的自动配准及遥感影像的外部定向。实验结果表明,该方法具有较高的可靠性和配准精度。     

DEM线性建模过程中的高程误差传播

在建立数字高程模型(DEM)时,基于规则格网数据和基于三角形网数据的线性建模是常用的方法。在建模过程中,结点的高程误差会随之传播。研究了DEM在基于规则格网数据和基于三角形网数据的线性建模过程中的高程误差传播问题,推导出了在结点高程误差相关情形下的高程误差传播公式,求出了在规则格网和不规则格网面上的平均高程传播误差。平均高程传播误差可以作为DEM线性插值过程中高程误差传播的度量指标。     

矢量GIS图上地理曲线的定位误差模型

为了分析ＧＩＳ图上地理曲线的定位精度,首先探讨地理曲线的表达与定位误差,区分“数字曲线”和“连续曲线”两个概念;然后结合由数字曲线生成连续曲线的ＧＩＳ算法,建立连续曲线的误差带模型,并导出地理曲线长度的误差估计公式;最后通过算例说明地理曲线误差带的可视化方法和曲线长度误差估计公式的应用。     

Volume-preserving interpolation of a smooth surface from polygon-related data

 The interpolation of continuous surfaces from discrete points is supported by most GIS software packages. Some packages provide additional options for the interpolation from 3D line objects, for example surface-specific lines, or contour lines digitized from topographic maps. Demographic, social and economic data can also be used to construct and display smooth surfaces. The variables are usually published as sums for polygonal units, such as the number of inhabitants in communities or counties. In the case of point and line objects the geometric properties have to be maintained in the interpolated surface. For polygon-based data the geometric properties of the polygon boundary and the volume should be preserved, avoiding redistribution of parts of the volume to neighboring units during interpolation. The pycnophylactic interpolation method computes a continuous surface from polygon-based data and simultaneously enforces volume preservation in the polygons. The original procedure using a regular grid is extended to surface representations based on an irregular triangular network (TIN). Received: 5 October 2000 / Accepted: 20 December 2000     

The role of frame definitions in the geodetic determination of crustal deformation parameters

A study of the role of coordinate frame definitions in the determination of crustal deformation parameters is first carried out for the theoretical case where displacement information between two discrete time epochs is continuously available for all area points. The obtained results are next applied to the realistic case where the required continuous information is derived by means of an interpolation of the known coordinate variations at the points of a horizontal geodetic network. The problem is different from the usual one of frame-invariant interpolation, since not only the domain of definition, but also the interpolated quantities, depend on independent choices of coordinate frames. Specific necessary and sufficient conditions for the invariance of derived crustal deformation parameters are given for linear type of interpolations of either the coordinates at the second epoch or of the displacements. With the help of the above conditions the invariance characteristics of two commonly used types of linear interpolations are finally derived, in order to illustrate the practical significance of the results.     

京津冀地区GNSS对流层延迟空间插值研究

对流层延迟差异影响合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)形变测量精度;水汽的变化影响天气变化.对流层延迟与水汽具有较好的对应,因此有必要开展全球导航卫星系统(GNSS)对流层延迟的插值研究.以京津冀地区为例,针对GNSS对流层延迟,开展对流层延迟的空间插值研究.首先开展了GNSS对流层延迟与水汽的比较分析,两者存在显著正相关特性,相关性超过91.7%,论证了对流层延迟取代水汽的可行性.然后利用反距离权重法对京津冀地区2016年9月至2017年8月的12组GNSS测站对流层延迟进行空间插值,通过提取插值点对流层延迟与GNSS站点对流层延迟比较验证空间插值精度.全年数据平均偏差最大为1.12cm,均方根误差最大为0.89cm;未发生降水过程平均偏差最大为1.25cm,均方根误差最大为0.82cm;发生降水过程平均偏差最大为1.08cm,均方根误差最大为1.38cm.京津冀平原区域的GNSS对流层延迟空间插值结果精度满足气象等应用要求,可为气象预报和InSAR大气校正提供参考.     

线元点位误差带的“纺锤形”模型

对当前GIS界流行的以点位误差描述线元位置不确定性的误差带理论提出相反的观点。最早提出的线元误差带理论为"ε-带"模型,后来又提出了"E-带"模型和在其基础上发展的"G-带"模型。后两者均认为以控制点点位误差描述的线元的误差带的基本形状呈"哑铃"形,即认为线元上端点的位置不确定性大于端点之间的点的位置不确定性。笔者的看法与此相反,笔者认为线元上两控制点之间的点的位置不确定性应大于控制点的位置不确定性,且在两控制点的中间达到最大,即线元误差带的基本形状应为"纺锤形"而不是"哑铃形"。     

三维地理信息系统中几何特征的误差模型

本文提出了三维地理信息系统中几何特征的误差模型。基于面表示的三维ＧＩＳ的特征被分为点、线段及线,该模型给出这些特征的一种误差描述,即围绕着这些几何特征的量测值的一个范围。     

车载激光扫描数据的道路边界线提取方法

鉴于城市道路两侧具有路坎这一特点,结合车载激光扫描系统的轨迹数据将整体点云进行分块处理,从每一块点云中截取部分数据投影到相应的截面上;然后,对获取的截面数据进行分割处理提取伪扫描线,根据路坎的坡度以及高差特点从伪扫描线中识别出路坎点;最后,利用三次样条插值的方法对提取的道路路坎点进行插值处理,得到道路边界线。实验证明了该方法的可行性和有效性。     

层次特征点控制的线状要素Morphing方法

针对多尺度表达中同名线要素的变换问题,提出一种层次特征点控制下的线状要素Morphing变换方法,在已有的线性插值Morphing变换基础上,利用层次特征点对线要素进行分段控制,按对应弧段的结点的相对位置在本弧段的相同的相对位置处插入点,提高插值过程中点的位置对应精度,使中间比例尺的插值表达得到优化,提高Morphing变换的精度。     

The Effect of DEM Raster Resolution on First Order, Second Order and Compound Terrain Derivatives

It is well known that the grid cell size of a raster digital elevation model has significant effects on derived terrain variables such as slope, aspect, plan and profile curvature or the wetness index. In this paper the quality of DEMs derived from the interpolation of photogrammetrically derived elevation points in Alberta, Canada, is tested. DEMs with grid cell sizes ranging from 100 to 5 m were interpolated from 100 m regularly spaced elevation points and numerous surface‐specific point elevations using the ANUDEM interpolation method. In order to identify the grid resolution that matches the information content of the source data, three approaches were applied: density analysis of point elevations, an analysis of cumulative frequency distributions using the Kolmogorov‐Smirnov test and the root mean square slope measure. Results reveal that the optimum grid cell size is between 5 and 20 m, depending on terrain com‐plexity and terrain derivative. Terrain variables based on 100 m regularly sampled elevation points are compared to an independent high‐resolution DEM used as a benchmark. Subsequent correlation analysis reveals that only elevation and local slope have a strong positive relationship while all other terrain derivatives are not represented realistically when derived from a coarse DEM. Calculations of root mean square errors and relative root mean square errors further quantify the quality of terrain derivatives.     

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。     

GIS中线元的误差熵带研究

基于现有的线元位置不确定性模型大多与置信水平的选取有关,而置信水平的选取带有一定程度的主观性,因而不能惟一确定,引入信息熵理论,提出了线元的误差熵带模型,并将它与“E－带”进行了比较,计算了落入其内的概率。该模型根据联合熵惟一确定,与置信水平的选取无关。     

用等高线内插DEM的不同算法的误差分析

本文以南方丘陵地区为研究区域,利用ARCG IS软件平台,对不同的DEM内插算法的误差进行了对比研究,研究表明:不同的算法内查高程误差总体符合正态分布,且较大误差主要分布在地形结构线附近;研究还表明:在南方丘陵地区,与人们通常采用的TIN方法建立的DEM相比,ANUDEM插值生成的DEM更能够精确地模拟真实的地形。     

基于小波分析的线状要素压缩优化的综合性研究

利用小波分析理论、Douglas算法、曲率分析算法，对线状要素的压缩优化进行了深入的研究，并在建立线状要素压缩优化的自适应模型的基础上，对实际数据进行了试验。结果表明，此方法不仅能够保持高的压缩比，而且能够很好地保持原数据的特征。     

卫星导航系统中轮循式时频测量的数据预处理方法

针对时间频率系统中轮循式测量多通道信号与标准1PPS信号时差的记录错误通道数据问题,对阿伦方差等计算带来的不利影响,提出了一种结合Baarda算法和三次样条插值算法的数据预处理方法,有效地探测数据记录异常点,并计算异常点的三次样条内插值以替换,提高了原始数据可利用率和计算精确度。     

数字曲线拐点的自动确定

对于由离散点表示的数字地图与GIS图形数据，本文首先利用两相邻矢量叉积乘积的原理来判定拐点所在的折线边；然后利用曲线光滑原理，在已确定的折线边的两个端点之间，建立一条光滑加密了的S形曲线，把后者看作是原始折线的精确曲线，对它进行曲线段凹向改变点(拐点)的定位计算。对于离散数据来说，此处不是采用通常的数值微分方法，而是多次应用矢量叉积乘积的原理，求出最或然拐点，并看作是理论拐点。为了简化计算量，探讨了如何避免为求拐点而进行光滑加密的辅助计算过程。对此，研究分析了拐点在折线边上的移动规律与其前后的曲线转角之间的相关关系，借此可直接根据原始离散数据作简单计算，在足够精确的程度上得出拐点的位置。     

考虑参数误差的3维空间直线不确定性模型

由于线元上任一点坐标的误差不仅受端点误差的影响,还会受到长度误差的影响,故不确定性模型要考虑各种影响位置精度的参数误差,对3维空间直线不确定性模型作了进一步研究。不但考虑了端点误差的影响,还顾及了长度误差的影响,使模型在理论上更为严密。理论和实验研究表明,长度误差影响了直线方向的精度。     

考虑参数误差的3维空间直线不确定性模型

由于线元上任一点坐标的误差不仅受端点误差的影响,还会受到长度误差的影响,故不确定性模型要考虑各种影响位置精度的参数误差,对3维空间直线不确定性模型作了进一步研究.不但考虑了端点误差的影响,还顾及了长度误差的影响,使模型在理论上更为严密.理论和实验研究表明,长度误差影响了直线方向的精度.