数字高程模型习题集Word文档格式.docx
- 文档编号:18466381
- 上传时间:2022-12-16
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:104.82KB
数字高程模型习题集Word文档格式.docx
《数字高程模型习题集Word文档格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《数字高程模型习题集Word文档格式.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
(4)运用Arctoolbox—Convertiontools—featurestoraster工具将矢量线转化为栅格线(每个栅格的值为高程);
(5)在ArcScence中,运用convert—rastertofeature将栅格线转化为矢量点数据文件;
(6)在ArcScence中,运用3Danalyst—inpolatetoraster—Idw进行差值;
(7)三维显示(在属性表中设置高程);
(8)在ArcScence中,运用3Dannlyst—convert—rastertoTin转化为TIN。
第2讲数据获取
一、填空(选择、判断)
1、地面复杂度描述的指标主要有:
光谱频率、分维数、曲率、相似性、坡度等;
其中坡度是描述地面复杂度最基本、最有效的指标。
2、参考下图,说明每个图所代表的采样策略。
沿等高线采样规则格网采样
剖面法采样渐进采样
选择性采样混合采样
3、DEM数据源的三大属性是数据分布、数据密度和数据精度。
1、叙述采样理论。
假定某个地形曲面的纵断面为周期为正弦函数,请计算该段面上合理的采样间隔。
如果对某一函数g(x)间隔d进行采样,则高于1/2d的频率部分将不能通过数据采样的重建而恢复。
也就是说,如果要想恢复重建表面,则函数的频率应小于或等于1/(2d)。
采样间隔应为:
2、DEM三大数据源的特征。
(1)地形图数据
主要通过等高线来描述地物高度和地形起伏。
地形图数据覆盖范围广、比例尺系列齐全、获取经济,是各种尺度DEM主要数据。
制作复杂,更新周期长,不能反映局部地形地貌变化。
多为纸质,存在不同程度变形。
(2)遥感影像数据
1)航空影像:
更新速度快,地形图测绘、更新的有效手段,也是获取大面积、高精度DEM最有价值数据源。
2)卫星遥感影像:
传统立体扫描仪所获得高程数据,精度较差,只适合小比例尺(1:
100万)DEM生产。
3)高分辨率遥感影像(1m分辨率IKONOS)、合成孔径雷达干涉测量、激光扫描仪等新型传感器数据,是高精度、高分辨率DEM最有希望的数据,但价格昂贵。
(3)地面测量数据
GPS、全站议、经纬仪在野外获取观测地面点数据,精度较高,但工作量大,只适合小范围DEM数据获取。
第3讲DEM表面建模—格网DEM
一、填空题
1、地形起伏的空间自相关性是DEM内插的数理统计基础。
2、内插方法按内插范围可分为整体内插、分块内插、逐点内插。
分块内插又包括线性内插、双线性内插、二元样条函数内插、多面函数法内插、最小二乘配置法内插、有限元法内插等。
二、问答题
1、评述几类内插方法
(1)一般说来,大范围内的地形比较复杂,用整体内插法若选取采样点个数较少时,不足以描述整个地形,而若选用较多的采样点则内插函数易出现振荡现象,很难获得稳定解。
因此在DEM内插中通常不采用整体内插法。
(2)相对于整体内插,分块内插能够较好地保留地物细节,并通过块间一定重叠范围保持内插曲面的连续性。
分块内插方法的一个主要问题是分块大小的确定。
(3)逐点内插方法计算简单,应用比较灵活,是较为常用的一类DEM内插方法。
逐点内插方法的主要问题是内插点邻域的确定,它不仅影响到DEM内插精度,也影响到内插速度。
(4)各种内插方法在不同地貌地区和不同采点方式下有不同的误差。
具体选择时,要考虑每种方法的适用前提及优缺点,同时考虑应用的特点,从内插精度、速度、计算量等方面选取合理的方法。
第4讲TIN建立
1、TIN:
基于不规则三角网的数字高程模型(BasedonTriangulatedIrregularNetworkDEM,简写为BasedonTINDEM,简称TIN).用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角形来表示地形表面。
2、Delaunay三角网:
有公共边的Voronoi多边形称为相邻Voronoi图,连接所有相邻Voronoi多边形的生长中心所形成的三角网称为Delaunay三角网。
它是一个布满整个区域有互不重叠的三角网结构。
第5讲DEM可视化表达
一、名词解释
1、可视化(visualization):
是指运用计算机图形、图像处理技术,将复杂的科学现象、自然景观以及十分抽象的概念图像化,以便理解现象、发现规律和传播知识。
2、地形可视化:
是在20世纪60年代以后随着地理信息系统的出现而逐渐形成的,主要研究基于DEM的地形显示、简化、仿真等内容,是计算机图形学的一个分支,属于科学计算可视化的范畴。
3、地形三维可视化:
是将三维空间对象按某一规则变换到二维平面,为了使变换过的图形具有真实感,还须根据光源的位置和颜色、对象表面的形状和方位及光谱特性等计算画面每一点的颜色灰度,并选择合适的纹理贴附于对象表面。
二、填空
1、地形可视化经历了从简单到复杂、从低级符号到高级符号、从抽象到逼真的过程。
2、地形三维可视化方法有:
立体等高线模型、三维线框透视模型、地形三维表面模型、地形三维景观模型等。
1、简述地形三维可视化的基本步骤。
(1)DEM三角形分割(TIN不需此步骤);
(2)透视投影变换;
(3)光照模型;
(4)消隐处理;
(5)图形绘制和存储;
(6)地物叠加(添加纹理)。
第6讲DEM数据组织与管理
1、DEM数据模型包括镶嵌数据模型(不同大小、不同形状网络覆盖)、规则镶嵌数据模型(如正方形)、不规则镶嵌数据模型(如三角网)。
2、规则格网DEM数据结构包括:
简单矩阵结构、行程编码结构、块状编码结构、四叉树数据结构。
3、TIN数据结构包括:
面结构、点结构、点面结构、边面结构、
4、DEM数据库属空间数据库,DEM数据库的内容包括数据库结构设计、数据组织方法、元数据、数据库功能等。
第7讲DEM生产质量控制
1、DEM质量控制:
指DEM数据在表达空间位置、高程、时间信息这三个基本要素时所能达到的准确性。
2、随机误差:
对同一目标,多次观测的结果会有不同,且没有任何规律性,所以称为随机误差。
二、填空题
1、DEM质量控制策略:
减少数据采集时的误差引入;
对采集到的数据作误差处理,以提高可靠性;
减少表面建模时的误差引入。
2、不管采用何种采集方法,测量数据都包含误差,主要来自:
(1)原始资料的误差;
(2)采点设备的误差;
(3)人为误差;
(4)坐标转换误差.
3、DEM数据误差包括:
系统误差、随机误差、粗差。
研究的重点是偶然误差。
1、DEM质量检查的内容
(1)检查DEM原始的数学基础(投影/坐标系);
(2)数据起止点坐标的正确性(范围);
(3)原始数据质量(系统误差/随机误差/粗差);
(4)高程值有效区间(插值会超出);
(5)内插模型(选择是否恰当)
(6)产品质量(整体精度)
(7)元数据文件(描述是否准确)
第8讲DEM精度分析
1、极限误差:
通常以3倍中误差作为偶然误差的极限,并称为极限误差。
1、DEM误差就是数字地形表面建模过程中所传播的各种误差的综合。
2、DEM常用的精度描述指标是中误差、平均误差和标准差(公式)。
第9讲DEM的多尺度表达
1、地图综合:
同一地物在不同比例尺上所表达的细节是不一样的。
通过一些诸如简化和有选择性省略的操作,从大比例尺地图中获得小比例尺地图,即地图综合。
1、地理空间中地理对象的图形表达,往往在欧氏空间进行。
但是,欧氏空间中地理对象的放大和缩小,并不改变地理对象的尺度(比例尺)。
2、分辨率指地理对象基本测量单位的大小。
反应的是对象的细节程度;
而尺度则反映观测对象时,距离对象的远近。
二者显然是不同的。
3、多尺度DEM的表达方法:
层次结构(金字塔结构、四叉树结构);
表面综合。
4、我国目前上产的不同尺度的DEM有:
1:
100万,1:
25万,1:
5万,1:
1万。
1、简述DEM多尺度表达的理论基础
根据人眼观察物体的规律,即人只能在一定的分辨率内观察物体,超出了这个分辨率,将看不到这个物体。
Li和Openshaw(1993)提出了尺度变换自然规律:
在一定的尺度中,如果基于空间变换的地理目标的大小低于最小规定尺寸,那么它就会被忽略而不再被表达。
运用这个规律,忽略掉人眼不能看到的空间物体细节,进而可以得到不同分辨率(不同尺度)的DEM.
第10讲从DEM内插等高线
1、二值等高线法:
把具有相同等高距的高程等级用黑色和白色交替表示,定义黑白的交界线为等高线。
这个等高线没有宽度。
2、边界等高线法:
按照黑白二值法形成的等高线并没有宽度。
如果要让等高线有宽度(一个栅格大小),并用黑色表示出来,可用边缘跟踪算法确定两个等级之间的交界线。
1、从格网DEM内插等高线的栅格方法有:
二值等高线法、边界等高线法,另外还有:
三色等高线法、高亮等高线法、高程灰阶等高线法、明暗等高线法、
第11讲数字地形分析
1、数字地形分析:
人们习惯用等高线、纵剖面、坡度与坡向、汇水面积、填挖方、三维透视图等DEM的派生图形或数据来表达实际地形的各种特征。
产生这些派生产品的过程称为数字地形分析。
1、曲面拟合法中坡度坡向的计算公式(正切值、角度值)。
2、基于格网DEM的地形特征提取方法:
基于图像处理的方法、断面极值法、基于地形曲面流水物理模拟分析方法、基于地形曲面几何分析与流水物理模型模拟分析相结合的方法。
3、基于等高线的特征提取方法有:
等高线曲率判别法、等高线垂线跟踪法、等高线骨架法、基于Voronoi图的骨架法。
4、可视性分析的基本用途有:
可视查询、可视域计算、水平可视计算。
1、假定某一区域无洼地DEM如图(a)。
78
72
69
71
58
49
74
67
56
46
50
53
44
37
38
48
64
55
22
31
24
68
61
47
21
16
19
34
12
11
(a)
(1)按照D8算法进行方向编码;
并用箭头标出每个格网的水流方向(可用简单的落差值判断)。
(b)
(2)按照方向编码,填写该格网DEM水流方向矩阵。
2
4
8
1
128
(c)
(3)假定每个格网的降雨均为1个单位,根据水流方向矩阵,填写水流累积矩阵(可以通过指向某个格网的箭头总数确定,一个箭头表示1个水流量)
3
7
5
20
35
(d)
第12讲DEM应用
一、问答题
1、举例说明DEM在工程、军事、测绘等方面的应用。
(1)在工程中的应用:
水库面积、库容计算
其实质是填方分析。
1)首先构建库区的TIN;
2)以TIN为基础,绘制库区的等高线图,用等高线表示不同的水位;
3)将封闭的等高线作为约束条件,使用替代多边形方法,用每条等高线的高程填充封闭多边形,构建约束TIN;
4)以库区原始TIN和某个约束TIN为基础,进行填挖(cut/fill)分析,即可得出某高程上水库的水面面积(area)和库容(volume).
5)以上面的计算为基础,还可以绘制水库水面面积与库容的关系曲线图。
(2)在军事中的应用
1)虚拟战场
虚拟战场是数字化基础上由计算机上成的另一类战场,是虚拟的,但人可以化身的形式“进入”。
DEM可以导出为虚拟建模语言支持的文件形成,为构建虚拟战场提供地理环境数据。
在虚拟战场中,可以模拟敌我双方在各种情况下的战术行为,演变出千变万化的战场态势,达到训练战术指挥员指挥能力和战斗员的作战技能的目的。
2)其他军事工程
a飞行员模拟飞行:
在虚拟环境下,飞行员真实感受飞行的效果和外部环境的变化,达到节约经费、提到飞行经验、尽快适应实战的目的。
b导弹飞行模拟、雷达基站选址、岗哨设置等,都需要在DEM创建的三位环境下进行。
(3)遥感和制图中的应用
1)单片修侧用于制作正射影像
在遥感图像几何畸变的诸多影响因素中,遥感性能、卫星姿态可用相关参数纠正。
而地形起伏对影像的影响非常显著。
需要在地面实测控制点,建立散点DEM,与遥感影像叠加进行几何纠正。
2)遥感数字图像定量解译:
因为地物光谱特性往往存在”同物异谱”或“同谱异物”的现象,因此仅仅依靠象元灰度值解译会出现很大偏差。
将同一地区的DEM与正射影像叠加,可提高判读的精度,因为地物的分布往往与地形起伏有关。
3)在数字制图中的应用
从DEM可以派生出很多地图产品,如平面等高线地形图、立体等高线图、坡度图、坡向图、纵横断面图、三维立体透视图(TIN边显示方法)、三维立体彩色图,还可以通过通过山体阴影分析,产生晕渲图(不同灰度值表示)。
(4)地质灾害分析
以山体滑坡为例。
滑坡是世界范围内的地质灾害,每年造成大量的经济损失。
其发生与地质、地貌、气象、土壤、土地利用、地下水位等诸多因素有关。
其中地形因素如海拔、坡度、坡向等可从DEM获取。
通过将经常发生滑坡的区域分布图与多因素分布图进行叠加分析,可以分析各因子与滑坡的关系。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 数字 高程 模型 习题集
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)