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？ 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體地面模型。 特點：（1）易以多種形式顯示地形信息 （2）精度不會損失 （3) 容易實現(xiàn)自動化，實時化 （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.主要的社會經濟信息2. 數(shù)字高程模型與其他學科有何關系？ 1.DEM是工程技術的一部分 2.DEM是測繪學科的一個重要分支 3.地理學對DEM的發(fā)展有極大的推動作用 4.DEM與計算機科學有著緊密的聯(lián)系 5.DEM是各種地學分析

2、的基礎數(shù)據(jù)，是GIS的基本內容。第二章1、 簡述數(shù)據(jù)采樣布點的方式（采樣策略）及其特點。數(shù)據(jù)采樣布點方式有：沿等高線采樣，適用地形復雜陡峭地區(qū)規(guī)格格網采樣，所得數(shù)據(jù)有規(guī)則剖面法，效率高精度低漸進采樣解決，數(shù)據(jù)冗余的問題選擇性采樣，用少量的點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有的問題但數(shù)據(jù)的存儲管理與應用較復雜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。（1） 影像。 特點：可以快速獲取或更新大面積的D

3、EM數(shù)據(jù)，從而滿足對數(shù)據(jù)現(xiàn)勢性的要求。（2） 地形圖。 特點：1、容易以多種形式顯示地形信息，地形數(shù)據(jù)經計算機處理后能產生比例尺、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、精度不會損失，沒有載體變形的問題；3、形象逼真。3、 試對DEM幾種數(shù)據(jù)采集方法進行對比分析。獲取方式DEM的精度速度成本更新程度應用范圍地面測量非常高耗時很高很困難小范圍工程項目攝影測量比較高比較快比較高周期性大的工程項目立體遙感低很快低很容易國家范圍乃至全球GPS比較高很快比較高容易小范圍特別的項目手扶跟蹤數(shù)字化比較低比較耗時低周期性國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) 基于點的表面建模（2) 基于三角形的表面建模（3) 基于格網建模（4) 混合式表面建模2、 建立不規(guī)則三角網（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，每個三角形盡量接近等邊形狀。（3） 保證最鄰近的點構成三角形，即三角形的邊長之和最小。3、 什么叫空圓法則（狄洛尼法則）？狄羅妮三角形外接圓內不包含其他點的特性被用做從一系列不重合的平面點建立狄羅妮三角網的基本法則。4、 如何從規(guī)則數(shù)據(jù)生成三角網（1） 直

5、接將格網進行分解組合即可的到三角形（2） 通過一定的法則，選擇“重要”的點（VIPs）來建立三角形。5、 如何從離散點生成格網？P73（1） 直接用離散點來內插格網點（直接內插）在直接內插發(fā)中，根據(jù)建立的表面模型的大小，分為逐點法，局部法及全局法。（2） 經由三角網內插先由離散點建立三角網，然后再內插。分為兩種方法：1. 用內插點所在的斜面三角形來內插該點的高程2. 由最鄰近內插點的一串三角形來擬合一個曲面，然后由該曲面來求內插點的高程。6、等高線到格網的轉換方法有哪些？（1）等高線離散化法（2）等高興內插法（3）等高線構建TIN法第五章1、 試述靜態(tài)三角網構網中的遞歸生長算法。（1） 在所有

6、數(shù)據(jù)中取任意一點1（一般從幾何中心附近開始），查找距離此點最近的點2，相連后作為初始基線1-2；（2） 在初始化基線右邊應用Delaunay法則搜尋第三點3，形成第一個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；（4） 重復步驟（2），（3）直至所有數(shù)據(jù)點處理完畢。2、 試述動態(tài)三角網構網法中的數(shù)據(jù)逐點插入算法。（1） 首先提取整個數(shù)據(jù)區(qū)域的最小外界矩形范圍，并以此作為最簡單的凸閉包。（2） 按一定規(guī)則將數(shù)據(jù)區(qū)域的矩形范圍進行格網劃分。為了取得比較理想的綜合效率，可以限定每個格網單元平均擁有的數(shù)據(jù)點數(shù)）（3） 根據(jù)數(shù)據(jù)點的（x，y）坐標建立分塊索引

7、的線性鏈表。（4） 部分數(shù)據(jù)區(qū)域的凸閉包形成兩個超三角形，所有的數(shù)據(jù)點都一定在這兩個三角形范圍內。（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。（6） 根據(jù)Delaunay三角形的空圓特性，分別調整新生成的三個三角形及其相鄰的三角形。（7） 重復（5）（6），直至所有的數(shù)據(jù)點都被插入到三角網中。3、 帶約束條件的Delaunay法則只有當三角形外接圓內不包含任何其他點，且其三個頂點相互通視時，此三角形才是一個帶約束條件的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角線才被選取。5.基于等高線數(shù)據(jù)建立TIN，有什么問題？如何進行處理p84（1） 一般有三種算法：等高線離散點直接生成不規(guī)則三角網TIN方法；等高線離散點直接生成不規(guī)則三角網TIN；自動增加特征點及優(yōu)化TIN的方法。等高線離散點直接生成不規(guī)則三角網TIN， 這種算法只考慮了數(shù)據(jù)中的每一個點，而并未考慮等高線數(shù)據(jù)的特殊結構，所以會導致很壞的結果，如出現(xiàn)三角形的三個頂點都位于同一條等高線上，解決方法：少用。通常將等高線作為特征線來構建三角網。第六章1、 比較整體內插、分塊內插、逐點內插的優(yōu)缺點。整體內插：優(yōu)點是易于理解，缺點是 由于實際的地形是很復雜的，整個地形不可能用一個多項

9、式來擬合，因此很少使用整體內插分塊內插：適用于復雜的實際地形逐點內插:靈活，計算方法簡單，不需要很大的計算機內存，應用廣泛。2、 試述分塊內插的含義及其相關算法。 含義：是把參考空間分為若干分塊，對各分塊使用不同的函數(shù)。 相關算法：線性內插，雙線性多項式內插，二元樣條函數(shù)內插和多面疊加內插法（多面函數(shù)法），最小二乘配置法，有限元法。3、 試述逐點內插的含義及其相關算法。 含義：逐點內插法是以待插點為中心，定義一個局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點，數(shù)據(jù)點的范圍隨待插點位置的變化而移動，因此又稱移動曲面法。 相關算法：移動擬合法，加權平均法，Voronoi圖法，考慮地貌特征的逐點內插第七章1、 DEM數(shù)

10、據(jù)誤差來源有哪些？（1） 地形表面特征（2） 數(shù)據(jù)源誤差（3） 采點設備（4） 人為誤差（5） 采樣點密度和分布（6） 內插方法（7） DEM結構2、如何基于坡度信息對格網數(shù)據(jù)進行粗差檢測與剔除1）基于坡度信息的粗差檢測： 根據(jù)處理區(qū)域的形狀大小，靈活選擇不同階次的多項式。根據(jù)統(tǒng)計規(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測數(shù)據(jù)被認為是粗差。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系。答：分辨率就是基本測量單

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的多尺度表達與多分辨率表達是一致的，但分辨率不等于尺度。3、 LOD的概念。如何實現(xiàn)LOD模型？答：對同一個區(qū)域或區(qū)域中的局部使用具有不同細節(jié)的描述方法得到的一組模型。（1）金字塔結構：多比例尺的LOD模型等同于DEM金字塔,不同的比例尺對應著不同的分辨率即不同的細節(jié)層次.一般直接將不同分辨率的規(guī)則格網DEM數(shù)據(jù)通過一體化管理建立金字塔數(shù)據(jù)庫。（2）四叉樹結構：用大格網來表達簡單的地形，而用小格網來表達復雜的地形，以達到保持復雜地形起伏的高逼真度表達。與簡單金字塔一樣，四合一作業(yè)時，高程值也

12、可采用簡單的平均。為了加快顯示三維場景，生成LOD模型一般只存儲有限層次的LOD模型，如35個細節(jié)層次，而其他的細節(jié)層次模型則采用一定簡化算法實時生成。第九章1、 DEM模型之間的相互轉換的形式有哪些？ 答：TIN DEM to Grid DEM 剖分內插；Grid DEM to TIN DEM 濾波等；TIN DEM to Contour DEM 等值線提??；Contour DEM to TIN DEM 三角化；Grid DEM to Contour DEM等值線提??；Contour DEM to Grid DEM 擬合內插等。 2、 如何從格網式DEM內插等高線?答：從格網式DEM內插等高

13、線主要四個步驟：（1）搜索一條等高線的起始點（2）計算等高線和網格邊交點的坐標值；（3）跟蹤一條等高線的全部等高點。（4）插補加密等高線點以形成光滑的曲線 3、如何從三角網式DEM跟蹤等高線？答：其基本原則是一個格網單元的出口邊自然就是下一個相鄰格網單元的進入邊。第十章1、 地形分析的含義及其分類。答：將DEM經過變換產生各種派生產品的過程被稱為地形分析。從地形分析的復雜性角度，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)的計算。（2）復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)的應用有哪些？（1） 直接應用：即將DEM本身作為測圖自動化的重要組成部分和地理信息數(shù)據(jù)庫的基礎。（2） 面向用戶的間接應用：將DEM經過某種變換產生滿足各專業(yè)應用需求的各種派生產品。3、 試述水文因子的計算步驟。答：（1）無洼地DEM的生成 （2）水流方向矩陣的計算 （3）水流累積矩陣的計算4、簡述可視性分析的基本因子及相應算法?；疽蜃樱海?）兩點之間的可視性。 算法：1. 確定過觀察點和目標點所在的線