數(shù)字高程 思考題

1、 數(shù)字高程模型思考題第一章1.什么是數(shù)字高程模型，數(shù)字高程模型有什么特點(diǎn)？ 數(shù)字高程模型是用一組有序數(shù)值陣列形式表示地面高程的一種實(shí)體地面模型。 特點(diǎn)：（1）易以多種形式顯示地形信息 （2）精度不會(huì)損失 （3) 容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，實(shí)時(shí)化 （4）具有多比例尺特性1. DEM中包含的地面特性信息有哪四種類(lèi)型？ 1.地貌信息 2.基本地物信息 3.主要的自然資源和環(huán)境信息 4.主要的社會(huì)經(jīng)濟(jì)信息2. 數(shù)字高程模型與其他學(xué)科有何關(guān)系？ 1.DEM是工程技術(shù)的一部分 2.DEM是測(cè)繪學(xué)科的一個(gè)重要分支 3.地理學(xué)對(duì)DEM的發(fā)展有極大的推動(dòng)作用 4.DEM與計(jì)算機(jī)科學(xué)有著緊密的聯(lián)系 5.DEM是各種地學(xué)分析

2、的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是GIS的基本內(nèi)容。第二章1、 簡(jiǎn)述數(shù)據(jù)采樣布點(diǎn)的方式（采樣策略）及其特點(diǎn)。數(shù)據(jù)采樣布點(diǎn)方式有：沿等高線(xiàn)采樣，適用地形復(fù)雜陡峭地區(qū)規(guī)格格網(wǎng)采樣，所得數(shù)據(jù)有規(guī)則剖面法，效率高精度低漸進(jìn)采樣解決，數(shù)據(jù)冗余的問(wèn)題選擇性采樣，用少量的點(diǎn)使其代表的地面有足夠的可信度混合采樣，能都解決其他采樣會(huì)有的問(wèn)題但數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理與應(yīng)用較復(fù)雜2、數(shù)字高程模型源數(shù)據(jù)的屬性有哪些？（1）數(shù)據(jù)的分布（2）數(shù)據(jù)密度（3）數(shù)據(jù)精度第三章1、 從地形圖采集數(shù)據(jù)的方法有哪些？（1） 手扶跟蹤數(shù)字化法（2） 掃描數(shù)字化和柵格矢量化法2、 試分析數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)源及其特點(diǎn)。（1） 影像。 特點(diǎn)：可以快速獲取或更新大面積的D

3、EM數(shù)據(jù)，從而滿(mǎn)足對(duì)數(shù)據(jù)現(xiàn)勢(shì)性的要求。（2） 地形圖。 特點(diǎn)：1、容易以多種形式顯示地形信息，地形數(shù)據(jù)經(jīng)計(jì)算機(jī)處理后能產(chǎn)生比例尺、縱橫斷面圖與立體圖，而常規(guī)地圖一旦制作形成，比例尺不容易改變，在繪制其他的地形圖需要人工處理；2、精度不會(huì)損失，沒(méi)有載體變形的問(wèn)題；3、形象逼真。3、 試對(duì)DEM幾種數(shù)據(jù)采集方法進(jìn)行對(duì)比分析。獲取方式DEM的精度速度成本更新程度應(yīng)用范圍地面測(cè)量非常高耗時(shí)很高很困難小范圍工程項(xiàng)目攝影測(cè)量比較高比較快比較高周期性大的工程項(xiàng)目立體遙感低很快低很容易國(guó)家范圍乃至全球GPS比較高很快比較高容易小范圍特別的項(xiàng)目手扶跟蹤數(shù)字化比較低比較耗時(shí)低周期性國(guó)家范圍以及軍事上的數(shù)據(jù)采集中小

4、比例尺的地形圖地形圖掃描比較低非?？毂容^低激光掃描干涉雷達(dá)非常高很快非常高容易高分辨率,各種范圍第四章1、 建立數(shù)字高程模型的方法有哪些？（1) 基于點(diǎn)的表面建模（2) 基于三角形的表面建模（3) 基于格網(wǎng)建模（4) 混合式表面建模2、 建立不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN)模型的基本要求有哪些？（1） TIN是唯一的。（2） 力求最佳的三角形幾何形狀，每個(gè)三角形盡量接近等邊形狀。（3） 保證最鄰近的點(diǎn)構(gòu)成三角形，即三角形的邊長(zhǎng)之和最小。3、 什么叫空?qǐng)A法則（狄洛尼法則）？狄羅妮三角形外接圓內(nèi)不包含其他點(diǎn)的特性被用做從一系列不重合的平面點(diǎn)建立狄羅妮三角網(wǎng)的基本法則。4、 如何從規(guī)則數(shù)據(jù)生成三角網(wǎng)（1） 直

5、接將格網(wǎng)進(jìn)行分解組合即可的到三角形（2） 通過(guò)一定的法則，選擇“重要”的點(diǎn)（VIPs）來(lái)建立三角形。5、 如何從離散點(diǎn)生成格網(wǎng)？P73（1） 直接用離散點(diǎn)來(lái)內(nèi)插格網(wǎng)點(diǎn)（直接內(nèi)插）在直接內(nèi)插發(fā)中，根據(jù)建立的表面模型的大小，分為逐點(diǎn)法，局部法及全局法。（2） 經(jīng)由三角網(wǎng)內(nèi)插先由離散點(diǎn)建立三角網(wǎng)，然后再內(nèi)插。分為兩種方法：1. 用內(nèi)插點(diǎn)所在的斜面三角形來(lái)內(nèi)插該點(diǎn)的高程2. 由最鄰近內(nèi)插點(diǎn)的一串三角形來(lái)擬合一個(gè)曲面，然后由該曲面來(lái)求內(nèi)插點(diǎn)的高程。6、等高線(xiàn)到格網(wǎng)的轉(zhuǎn)換方法有哪些？（1）等高線(xiàn)離散化法（2）等高興內(nèi)插法（3）等高線(xiàn)構(gòu)建TIN法第五章1、 試述靜態(tài)三角網(wǎng)構(gòu)網(wǎng)中的遞歸生長(zhǎng)算法。（1） 在所有

6、數(shù)據(jù)中取任意一點(diǎn)1（一般從幾何中心附近開(kāi)始），查找距離此點(diǎn)最近的點(diǎn)2，相連后作為初始基線(xiàn)1-2；（2） 在初始化基線(xiàn)右邊應(yīng)用Delaunay法則搜尋第三點(diǎn)3，形成第一個(gè)Delaunay三角形；（3） 并以此三角形的兩條新邊（2-3，3-1）作為新的初始基線(xiàn)；（4） 重復(fù)步驟（2），（3）直至所有數(shù)據(jù)點(diǎn)處理完畢。2、 試述動(dòng)態(tài)三角網(wǎng)構(gòu)網(wǎng)法中的數(shù)據(jù)逐點(diǎn)插入算法。（1） 首先提取整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域的最小外界矩形范圍，并以此作為最簡(jiǎn)單的凸閉包。（2） 按一定規(guī)則將數(shù)據(jù)區(qū)域的矩形范圍進(jìn)行格網(wǎng)劃分。為了取得比較理想的綜合效率，可以限定每個(gè)格網(wǎng)單元平均擁有的數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)）（3） 根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)的（x，y）坐標(biāo)建立分塊索引

7、的線(xiàn)性鏈表。（4） 部分?jǐn)?shù)據(jù)區(qū)域的凸閉包形成兩個(gè)超三角形，所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)都一定在這兩個(gè)三角形范圍內(nèi)。（5） 按照（3）建立的數(shù)據(jù)鏈表順序往（4）的三角形中插入數(shù)據(jù)點(diǎn)。（6） 根據(jù)Delaunay三角形的空?qǐng)A特性，分別調(diào)整新生成的三個(gè)三角形及其相鄰的三角形。（7） 重復(fù)（5）（6），直至所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)都被插入到三角網(wǎng)中。3、 帶約束條件的Delaunay法則只有當(dāng)三角形外接圓內(nèi)不包含任何其他點(diǎn)，且其三個(gè)頂點(diǎn)相互通視時(shí)，此三角形才是一個(gè)帶約束條件的Delaunay三角形。4、 帶約束條件的Delaunay Lawson LOP交換只有在帶約束條件的Delaunay法則滿(mǎn)足的條件下，由兩相鄰三角形組成的

8、凸四邊形的局部最佳對(duì)角線(xiàn)才被選取。5.基于等高線(xiàn)數(shù)據(jù)建立TIN，有什么問(wèn)題？如何進(jìn)行處理p84（1） 一般有三種算法：等高線(xiàn)離散點(diǎn)直接生成不規(guī)則三角網(wǎng)TIN方法；等高線(xiàn)離散點(diǎn)直接生成不規(guī)則三角網(wǎng)TIN；自動(dòng)增加特征點(diǎn)及優(yōu)化TIN的方法。等高線(xiàn)離散點(diǎn)直接生成不規(guī)則三角網(wǎng)TIN， 這種算法只考慮了數(shù)據(jù)中的每一個(gè)點(diǎn)，而并未考慮等高線(xiàn)數(shù)據(jù)的特殊結(jié)構(gòu)，所以會(huì)導(dǎo)致很壞的結(jié)果，如出現(xiàn)三角形的三個(gè)頂點(diǎn)都位于同一條等高線(xiàn)上，解決方法：少用。通常將等高線(xiàn)作為特征線(xiàn)來(lái)構(gòu)建三角網(wǎng)。第六章1、 比較整體內(nèi)插、分塊內(nèi)插、逐點(diǎn)內(nèi)插的優(yōu)缺點(diǎn)。整體內(nèi)插：優(yōu)點(diǎn)是易于理解，缺點(diǎn)是 由于實(shí)際的地形是很復(fù)雜的，整個(gè)地形不可能用一個(gè)多項(xiàng)

9、式來(lái)擬合，因此很少使用整體內(nèi)插分塊內(nèi)插：適用于復(fù)雜的實(shí)際地形逐點(diǎn)內(nèi)插:靈活，計(jì)算方法簡(jiǎn)單，不需要很大的計(jì)算機(jī)內(nèi)存，應(yīng)用廣泛。2、 試述分塊內(nèi)插的含義及其相關(guān)算法。 含義：是把參考空間分為若干分塊，對(duì)各分塊使用不同的函數(shù)。 相關(guān)算法：線(xiàn)性?xún)?nèi)插，雙線(xiàn)性多項(xiàng)式內(nèi)插，二元樣條函數(shù)內(nèi)插和多面疊加內(nèi)插法（多面函數(shù)法），最小二乘配置法，有限元法。3、 試述逐點(diǎn)內(nèi)插的含義及其相關(guān)算法。 含義：逐點(diǎn)內(nèi)插法是以待插點(diǎn)為中心，定義一個(gè)局部函數(shù)去擬合周?chē)臄?shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)的范圍隨待插點(diǎn)位置的變化而移動(dòng)，因此又稱(chēng)移動(dòng)曲面法。 相關(guān)算法：移動(dòng)擬合法，加權(quán)平均法，Voronoi圖法，考慮地貌特征的逐點(diǎn)內(nèi)插第七章1、 DEM數(shù)

10、據(jù)誤差來(lái)源有哪些？（1） 地形表面特征（2） 數(shù)據(jù)源誤差（3） 采點(diǎn)設(shè)備（4） 人為誤差（5） 采樣點(diǎn)密度和分布（6） 內(nèi)插方法（7） DEM結(jié)構(gòu)2、如何基于坡度信息對(duì)格網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行粗差檢測(cè)與剔除1）基于坡度信息的粗差檢測(cè)： 根據(jù)處理區(qū)域的形狀大小，靈活選擇不同階次的多項(xiàng)式。根據(jù)統(tǒng)計(jì)規(guī)律， 常用三倍中誤差作為極限誤差，即模型誤差大于極限誤差的觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)被認(rèn)為是粗差。第八章1、 理解歐氏空間和地理空間中尺度變化的不同處。答：在二維歐氏空間中尺度變換是可逆的，在地理空間中尺度變換是不可逆的；地理空間是指現(xiàn)實(shí)世界；歐氏空間是指歐氏幾何中使用的抽象空間2、 理解尺度與分辨率的關(guān)系。答：分辨率就是基本測(cè)量單

11、位的大小。如果數(shù)據(jù)是柵格形式的，分辨率就是柵格像素的大小。 空間物體的分辨率隨著尺度的變化而變化。DEM的多尺度表達(dá)與多分辨率表達(dá)是一致的，但分辨率不等于尺度。3、 LOD的概念。如何實(shí)現(xiàn)LOD模型？答：對(duì)同一個(gè)區(qū)域或區(qū)域中的局部使用具有不同細(xì)節(jié)的描述方法得到的一組模型。（1）金字塔結(jié)構(gòu)：多比例尺的LOD模型等同于DEM金字塔,不同的比例尺對(duì)應(yīng)著不同的分辨率即不同的細(xì)節(jié)層次.一般直接將不同分辨率的規(guī)則格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)通過(guò)一體化管理建立金字塔數(shù)據(jù)庫(kù)。（2）四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)：用大格網(wǎng)來(lái)表達(dá)簡(jiǎn)單的地形，而用小格網(wǎng)來(lái)表達(dá)復(fù)雜的地形，以達(dá)到保持復(fù)雜地形起伏的高逼真度表達(dá)。與簡(jiǎn)單金字塔一樣，四合一作業(yè)時(shí)，高程值也

12、可采用簡(jiǎn)單的平均。為了加快顯示三維場(chǎng)景，生成LOD模型一般只存儲(chǔ)有限層次的LOD模型，如35個(gè)細(xì)節(jié)層次，而其他的細(xì)節(jié)層次模型則采用一定簡(jiǎn)化算法實(shí)時(shí)生成。第九章1、 DEM模型之間的相互轉(zhuǎn)換的形式有哪些？ 答：TIN DEM to Grid DEM 剖分內(nèi)插；Grid DEM to TIN DEM 濾波等；TIN DEM to Contour DEM 等值線(xiàn)提??；Contour DEM to TIN DEM 三角化；Grid DEM to Contour DEM等值線(xiàn)提?。籆ontour DEM to Grid DEM 擬合內(nèi)插等。 2、 如何從格網(wǎng)式DEM內(nèi)插等高線(xiàn)?答：從格網(wǎng)式DEM內(nèi)插等高

13、線(xiàn)主要四個(gè)步驟：（1）搜索一條等高線(xiàn)的起始點(diǎn)（2）計(jì)算等高線(xiàn)和網(wǎng)格邊交點(diǎn)的坐標(biāo)值；（3）跟蹤一條等高線(xiàn)的全部等高點(diǎn)。（4）插補(bǔ)加密等高線(xiàn)點(diǎn)以形成光滑的曲線(xiàn) 3、如何從三角網(wǎng)式DEM跟蹤等高線(xiàn)？答：其基本原則是一個(gè)格網(wǎng)單元的出口邊自然就是下一個(gè)相鄰格網(wǎng)單元的進(jìn)入邊。第十章1、 地形分析的含義及其分類(lèi)。答：將DEM經(jīng)過(guò)變換產(chǎn)生各種派生產(chǎn)品的過(guò)程被稱(chēng)為地形分析。從地形分析的復(fù)雜性角度，可以將地形分析分為兩大部分：（1）基本地形因子(包括坡度、坡向、粗糙度等)的計(jì)算。（2）復(fù)雜的地形分析包括可視性分析、地形特征提取、水系特征分析、道路分析等。2、 地形數(shù)據(jù)的應(yīng)用有哪些？（1） 直接應(yīng)用：即將DEM本身作為測(cè)圖自動(dòng)化的重要組成部分和地理信息數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)。（2） 面向用戶(hù)的間接應(yīng)用：將DEM經(jīng)過(guò)某種變換產(chǎn)生滿(mǎn)足各專(zhuān)業(yè)應(yīng)用需求的各種派生產(chǎn)品。3、 試述水文因子的計(jì)算步驟。答：（1）無(wú)洼地DEM的生成 （2）水流方向矩陣的計(jì)算 （3）水流累積矩陣的計(jì)算4、簡(jiǎn)述可視性分析的基本因子及相應(yīng)算法。基本因子：（1）兩點(diǎn)之間的可視性。 算法：1. 確定過(guò)觀(guān)察點(diǎn)和目標(biāo)點(diǎn)所在的線(xiàn)