太原理工大學(xué)數(shù)字高程模型考試題+復(fù)習(xí)資料

1、一 翻譯題：（2*3=6）DEM（digital elevation model）數(shù)字高程模型DTM（digital terrain model）數(shù)字地面模型LOD（locally optimal diagonal）局部最佳對(duì)角線LOD（level of detail）細(xì)節(jié)層次（模型）TIN（triangulated irregular network）不規(guī)則三角網(wǎng)CDT（Constrained Delaunay Triangles/Triangulation）約束狄洛尼三角網(wǎng)LOP（Local Optimal Procedure）局部優(yōu)化過程4D產(chǎn)品：DEM（數(shù)字高程模型），DLG（數(shù)字線劃

2、圖），DRG（數(shù)字柵格圖），DOM（數(shù)字正射影像）。二 填空題：（22*1=22）簡答題（4*6=24）1 數(shù)字地形的表達(dá)方式：數(shù)字描述和地形描述。2 模型的分類：概念模型，物質(zhì)模型，數(shù)學(xué)模型。3 模型的評(píng)價(jià)：精確性，描述的現(xiàn)實(shí)性，正確性，一般性，可靠性，成效性。4 數(shù)字化DEM考慮因素：計(jì)算機(jī)容量，轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，模型化表達(dá)。5 DEM的研究內(nèi)容 ：地形數(shù)據(jù)采樣，地形建模與內(nèi)插，數(shù)據(jù)組織與管理，地形分析6 DEM的類型：A按結(jié)構(gòu)分類：基于面單元的DEM，基于線單元的DEM，基于點(diǎn)的DEMB.按連續(xù)性分類不連續(xù)DEM，連續(xù)不光滑DEM，光滑DEMC：按范圍分類：局部DEM，地區(qū)DEM，全局DE

3、M7DEM的特點(diǎn)精度的恒定性，表達(dá)的多樣性，更新的是實(shí)時(shí)性，尺度的綜合性8. 數(shù)字高程模型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)數(shù)字高程模型的理論和技術(shù)由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和應(yīng)用三部分組成。這三部分根據(jù)功能又可劃分為五個(gè)功能模塊：（1）DEM的建立（2）DEM模型操作（3）DEM分析（4）DEM可視化（5）DEM應(yīng)用 各個(gè)功能模塊之間的數(shù)據(jù)流不是單向的，是相互流動(dòng)的。9DEM的應(yīng)用：科學(xué)研究應(yīng)用，商業(yè)應(yīng)用，工業(yè)、工程應(yīng)用，管理應(yīng)用，軍事應(yīng)用10 DEM與GIS的關(guān)系1數(shù)據(jù)采集方法2空間數(shù)據(jù)內(nèi)插方法3空間分析技術(shù)與方法11. DEM采樣應(yīng)考慮的因素：地形曲面幾何特征、地形的復(fù)雜程度和地貌單元類型。12地形要素分為兩類：A具

4、有特征信息的地形要素，特征點(diǎn)、特征線B一般要素，如隨機(jī)點(diǎn)、隨機(jī)線13地面復(fù)雜度：光譜頻率，分?jǐn)?shù)維，曲率，相似性。14 DEM數(shù)據(jù)源的三大屬性：數(shù)據(jù)的分布，數(shù)據(jù)的密度，數(shù)據(jù)的精度。15數(shù)據(jù)采樣的布點(diǎn)原則：沿等高線采樣，規(guī)則格網(wǎng)采樣，剖面法，漸進(jìn)采樣，選擇性采樣，混合采樣。16數(shù)據(jù)采樣方式：交互式采集，自動(dòng)采集。17 DEM的數(shù)據(jù)來源：影像<航空攝影測量，遙感>，地形圖，地面測量數(shù)據(jù)<GPS,全站儀，水準(zhǔn)儀>，其他數(shù)據(jù)源，既有DEM數(shù)據(jù)。18基于不同觀點(diǎn)的采樣：基于統(tǒng)計(jì)學(xué)觀點(diǎn)，基于幾何觀點(diǎn)，基于特征的采樣觀點(diǎn)19數(shù)據(jù)采集方法對(duì)比：方法速度適用范圍高程數(shù)據(jù)精度采集成本地形圖手

5、扶跟蹤慢小低低掃描矢量化較快小較低最低攝影測量航空航天攝影快最大普通遙感精度低機(jī)載激光掃描和干涉雷達(dá)精度高機(jī)載激光掃描和干涉雷達(dá)最高地面攝影快較大高高野外測量最慢最小最高高20 DEM生產(chǎn)涉及三個(gè)基本問題：精度、生產(chǎn)成本、效率。21我國地形圖比例尺：類型比例尺等高距m綜合特性成圖方式大比例尺>1：5000<1綜合程度很低，較真實(shí)地反映地形地貌實(shí)地測量1：50001航測成圖1：1萬2.51：2.5萬51：5萬101：10萬20中比例尺1：25萬50 一定程度綜合，近似反映地形地貌編繪成圖1：50萬100小比例尺1：100萬 琰茞Ü較高的綜合程度，僅反映地形的大致特

6、征編繪成圖22地形的空間分布特征：分片模擬，各向異性，空間自相關(guān)性23 DEM質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：保凸性，逼真性，光滑性24 DEM數(shù)據(jù)構(gòu)建原則：適用性，運(yùn)行性，更新性，相關(guān)性，相容性，先進(jìn)性，高質(zhì)量，完備性，安全性。25 DEM建立的方法：基于內(nèi)插法，基于建模過程，基于DEM的數(shù)學(xué)特征（全局內(nèi)插，局部內(nèi)插），基于DEM的結(jié)構(gòu)（基于點(diǎn)的建模，基于三角形的建模，基于格網(wǎng)的建模，混合建模）26TIN的特點(diǎn)：TIN與規(guī)則格網(wǎng)DEM顯著不同之處在于TIN模型不需要維護(hù)模型的結(jié)構(gòu)規(guī)則性： 1）不但能靈活地隨地形的復(fù)雜程度而改變格網(wǎng)單元大小，避免平坦地形的數(shù)據(jù)冗余；2）而且又能按地形特征點(diǎn)線如山脊點(diǎn)、山谷線、地

7、形變化線等表示地形特征。27規(guī)則格網(wǎng)DEM與不規(guī)則三角網(wǎng)TIN的對(duì)比：A規(guī)則格網(wǎng)DEM 優(yōu)點(diǎn)：簡單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu) 與遙感影像數(shù)據(jù)的復(fù)合性 良好的表面分析功能缺點(diǎn)：計(jì)算效率低下 數(shù)據(jù)冗余 格網(wǎng)結(jié)構(gòu)規(guī)則B不規(guī)則三角網(wǎng)TIN 優(yōu)點(diǎn)：較少的點(diǎn)獲取較高的精度 可辨分辨率 良好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)缺點(diǎn)：表面分析能力較差 構(gòu)建比較費(fèi)時(shí) 算法設(shè)計(jì)比較復(fù)雜28 TIN的基本元素：節(jié)點(diǎn)，邊，面29 TIN的體系結(jié)構(gòu)：TIN對(duì)三角形的幾何形狀有嚴(yán)格的要求：1三角形的格網(wǎng)唯一2最佳三角形形狀，盡量接近正三角形3三角形邊長之和最小，保證最近的點(diǎn)形成三角形。30三角剖分準(zhǔn)則：空外接圓準(zhǔn)則，最大最小角準(zhǔn)則，最短距離和準(zhǔn)則。張角最大準(zhǔn)

8、則，面積比準(zhǔn)則，對(duì)角線準(zhǔn)則。31狄洛尼三角網(wǎng)的特性：1不存在四點(diǎn)共圓，2每個(gè)三角形對(duì)應(yīng)于一個(gè)V圖頂點(diǎn)，3每個(gè)三角形邊對(duì)應(yīng)于一個(gè)V圖邊，3每個(gè)結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)V圖區(qū)域4狄洛尼圖的邊界是一個(gè)凸殼，5三角網(wǎng)中三角形的最小角最大。32 LOP（局部優(yōu)化過程/法則）基本思想：用DT三角網(wǎng)的空外接圓性質(zhì)對(duì)兩個(gè)公共邊的三角形組成的四邊形進(jìn)行判斷，如果其中一個(gè)三角性的外接圓中含有第四點(diǎn)，則叫喚四邊形的對(duì)角線。33處理平三角形方法：一個(gè)把等高線數(shù)據(jù)當(dāng)作特征線處理，按約束DT進(jìn)行剖分，一個(gè)局部優(yōu)化內(nèi)插增加地形特征點(diǎn)。34無約束散點(diǎn)域的三角剖分算法（狄洛尼三角剖分）實(shí)現(xiàn)：三角網(wǎng)生長算法，逐點(diǎn)插入法和分割合并算法。35

9、三角網(wǎng)生長算法有收縮生長算法（凸閉包收縮法）和擴(kuò)張生長算法（遞歸生長法）36帶約束條件的狄洛尼法則：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)，此時(shí)三角形才是一個(gè)帶約束條件的狄洛尼三角形。等高線生成TIN的三種算法：等高線離散點(diǎn)直接生成TIN（存在三角形的邊穿越等高線和存在平三角形的情況），將等高線作為 特征線的方法，自動(dòng)增加特征點(diǎn)及優(yōu)化TIN的方法。37內(nèi)插的分類分塊內(nèi)插（插值<多項(xiàng)式內(nèi)插，樣條函數(shù)內(nèi)插，雙線性內(nèi)插>擬合<多項(xiàng)式擬合內(nèi)插，樣條函數(shù)擬合內(nèi)插，多層疊加面擬合內(nèi)插，最小二乘配置法擬合內(nèi)插>），逐點(diǎn)內(nèi)插（加權(quán)平均值法，移動(dòng)擬合法，最小二乘配置

10、法），整體內(nèi)插（高次多項(xiàng)式）。38整體內(nèi)插的優(yōu)缺點(diǎn)：1優(yōu)點(diǎn)：用來揭示真?zhèn)€區(qū)域內(nèi)的地形宏觀起伏態(tài)勢。在DEM內(nèi)插中，一般是與局部內(nèi)插方法配合使用，也可利用它來進(jìn)行地形采樣數(shù)據(jù)中的粗差檢測。缺點(diǎn)：整體內(nèi)插函數(shù)保凸性差，不容易得到穩(wěn)定的數(shù)值解，多項(xiàng)式系數(shù)物理意義不明顯，解算速度慢且對(duì)計(jì)算機(jī)容量要求高，不能提供內(nèi)插區(qū)域的局部地形特征。39常見分塊的內(nèi)插方法有：線性內(nèi)插，雙線性內(nèi)插，多項(xiàng)式內(nèi)插，樣條函數(shù)內(nèi)插，多層曲面疊加法，最小二乘配置法，克立金法，有限元內(nèi)插。40常用的逐點(diǎn)內(nèi)插函數(shù)有：適合于離散分布采樣點(diǎn)的擬合曲面、反距離權(quán)內(nèi)插法；適合于TIN的線性內(nèi)插法，以及適合于規(guī)則格網(wǎng)分布的雙線性內(nèi)插等。另外局

11、部內(nèi)插的各種數(shù)學(xué)模型也可應(yīng)用到逐點(diǎn)內(nèi)插法中。41空間數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)：數(shù)據(jù)情況說明，時(shí)間精度（現(xiàn)勢性）位置精度（幾何）分類精度（屬性）可靠性，邏輯的一致性，完整性，數(shù)據(jù)采集與編碼方法。42誤差的來源：原始數(shù)據(jù)的采集誤差（原始資料誤差，采點(diǎn)設(shè)備誤差，人為誤差<漏輸或錯(cuò)輸高程注記點(diǎn)，等高線賦值誤差>，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差）高程內(nèi)插誤差，DEM構(gòu)造誤差（對(duì)“陡崖”地貌的表示，消除“平頂山”）。43地理空間信息又稱空間信息，具有空間特征、屬性特征、時(shí)間特征和尺度特征等四個(gè)基本特征。44從DEM內(nèi)插等高線主要包括兩個(gè)步驟：1 從DEM跟蹤等高線點(diǎn)（基于規(guī)則格網(wǎng)（矢量法和柵格法<二值等高線法和邊界

12、等高線法>）2 等高線的擬合或光滑45地形因子的分類：微觀因子（坡度，坡向，坡度變率，坡向變率，平面變率，剖面變率和坡長）和宏觀因子（坡型因子，地形粗糙度，地形起伏度，高程變異系數(shù)和地表切割深度）。46基本地形因子計(jì)算包括:坡度坡向的計(jì)算，表面積計(jì)算，投影面積計(jì)算，體積計(jì)算，剖面積計(jì)算，坡度變化率、坡向變化率的計(jì)算，格點(diǎn)面元的相對(duì)高差，粗糙度，凹凸系數(shù)。1數(shù)字地形表達(dá)的方式可以分為兩大類：數(shù)學(xué)描述和地形描述。2模型（Model）：是指用來表現(xiàn)其他事物的一個(gè)對(duì)象或概念，是按比例縮減并轉(zhuǎn)變到我們能夠理解的形式的事物本體。（1）分類：概念模型、物質(zhì)模型、數(shù)學(xué)模型。（2）數(shù)學(xué)模型的優(yōu)點(diǎn)：a.它是

13、理解現(xiàn)實(shí)世界和發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律的工具；b.提供了考慮所有可能性、評(píng)價(jià)選擇性和排除不可能性的機(jī)會(huì)；c.幫助在其它領(lǐng)域推廣或應(yīng)用解決問題的結(jié)果；d.幫助明確思路，集中精力關(guān)注問題重要的方面；e.是的問題的主要成分能夠被更好的觀察，同時(shí)確保交流，減少模糊，并改進(jìn)關(guān)于問題一致看法的機(jī)會(huì)。（3）對(duì)模型的評(píng)價(jià)有以下標(biāo)準(zhǔn)：精確性：模型的輸出是正確或非常接近正確；描述的現(xiàn)實(shí)性：基于正確的假設(shè)；準(zhǔn)確性：模型的預(yù)測是確定的數(shù)字、函數(shù)或幾何圖表等；可靠性：對(duì)輸入數(shù)據(jù)中的錯(cuò)誤具有相對(duì)免疫力；一般性：適用于大多數(shù)情況；成效性：結(jié)論有并可以啟發(fā)或指導(dǎo)其他好的模型。3數(shù)字高程模型的類型（1）按結(jié)構(gòu)分類（按其數(shù)據(jù)組織方式）基于面

14、單元的DEM：將采樣點(diǎn)按某種規(guī)則剖分成一系列的規(guī)則或不規(guī)則的格網(wǎng)單元，并用這些格網(wǎng)單元組成的網(wǎng)絡(luò)逼近原始曲面。規(guī)則剖分如正方形格網(wǎng)DEM、六邊形格網(wǎng)DEM等。不規(guī)則單元如三角形DEM（TIN）、四邊形DEM?；诰€單元的DEM：將采樣點(diǎn)按線串組織在意的DEM?；诰€單元的DEM與數(shù)據(jù)采樣方式聯(lián)系在一起，如沿等高線采樣的數(shù)據(jù)可組織成基于等高線的DEM，斷面DEM等?；邳c(diǎn)的DEM：基于點(diǎn)的DEM實(shí)際上就是采樣點(diǎn)的集合，點(diǎn)與點(diǎn)之間沒有建立任何關(guān)系，稱之為散點(diǎn)DEM。該種結(jié)構(gòu)由于點(diǎn)之間沒有任何關(guān)系而應(yīng)用不多。(2) 按連續(xù)性分類（從數(shù)學(xué)角度考察DEM模型連續(xù)性、一階導(dǎo)數(shù)及高階導(dǎo)數(shù)等的連續(xù)情況）不連續(xù)

15、型DEM：用來模擬地形表面分布的不具備漸變特征的地理對(duì)象如土壤、植被、土地利用等。DEM單元內(nèi)部是同質(zhì)的，變化之發(fā)生在單元邊界。不連續(xù)DEM的典型特征是DEM模型呈階梯狀分布。連續(xù)不光滑DEM：該種DEM認(rèn)為DEM中的數(shù)據(jù)點(diǎn)僅僅袋便連續(xù)表面上的一個(gè)采樣值，整個(gè)曲面通過相互連接在一起的曲面片（格網(wǎng)單元）來逼近，格網(wǎng)單元在北部市連續(xù)光滑的，整體上呈連續(xù)分布但導(dǎo)數(shù)不連續(xù)，如基于點(diǎn)柵格的DEM和TIN光滑DEM：光滑DEM是指一階導(dǎo)數(shù)或高階單數(shù)連續(xù)的表面，一般在區(qū)域或全局尺度上實(shí)現(xiàn)。光滑DEM可以使用數(shù)學(xué)函數(shù)表達(dá)的地形曲面，或是在整個(gè)區(qū)域上通過全局內(nèi)插函數(shù)所形成的DEM，例如通過趨勢面擬合內(nèi)插所建立的

16、DEM，也可以通過分塊內(nèi)插并建立各個(gè)塊之間的光滑條件形成的DEM。（3）按范圍分類局部DEM：對(duì)某一工程所建立的小范圍的DEM，或因?yàn)檠芯繀^(qū)域曲面變化比較復(fù)雜而將曲面劃分成具有單一結(jié)構(gòu)的一個(gè)個(gè)曲面塊，并在該曲面塊上所建立的數(shù)字高程模型。地區(qū)DEM：介于局部和全局模型之間的DEM。全局DEM：全局性DEM一般包含大量的數(shù)據(jù)并覆蓋一個(gè)很大的區(qū)域。4數(shù)字高程模型的特點(diǎn)（1）精度的恒定性（2）表達(dá)的多樣性（3）更新的是實(shí)時(shí)性（4）尺度的綜合性5 屬性數(shù)據(jù)分類的原則：A:系統(tǒng)性和科學(xué)性：滿足所涉及學(xué)科的科學(xué)分類方法，能反映出同一類型中不同的級(jí)別特點(diǎn)。B:一致性：對(duì)代碼所定義的同一專業(yè)名詞、術(shù)語必須是唯一

17、的。C:標(biāo)準(zhǔn)化和通用性：有國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，沒有標(biāo)準(zhǔn)的必須考慮在有可能的條件下實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。編碼的標(biāo)準(zhǔn)化就是擬定統(tǒng)一的代碼內(nèi)容、碼位長度、碼位分配和碼位格式為大家所采用。D:編碼的簡捷性：在滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，每一種編碼應(yīng)該以最小的數(shù)據(jù)量載負(fù)最大的信息量，便于計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和處理，又具有相當(dāng)?shù)目勺x性。E:編碼的可擴(kuò)展性：代碼的碼位一般要求緊湊，減少冗余代碼，但應(yīng)考慮實(shí)用時(shí)會(huì)出現(xiàn)新的類型需要加入到編碼系統(tǒng)中。6坡度是表示地表面在該點(diǎn)傾斜程度的一個(gè)量。從數(shù)學(xué)上來講，坡度等于地表面函數(shù)在該點(diǎn)的切平面與水平面夾角的正切，即 tanA=h/d7坡形的分類：坡形是指局部地表坡面的曲折狀態(tài)。宏觀上坡

18、形形態(tài)包括：直線形斜坡、凸形斜坡、凹形斜坡和臺(tái)階形斜坡。8、坡度發(fā)生變化的點(diǎn)為坡度變化點(diǎn)，簡稱變坡點(diǎn)，在地形縱剖面上反映了坡度變化趨勢；方向變化點(diǎn)則在平面上刻畫地形的走勢變化；它們也是地形特征點(diǎn)。 9、 DEM數(shù)據(jù)源的三大屬性：（1）數(shù)據(jù)的分布：數(shù)據(jù)的分布是指采樣數(shù)據(jù)位置及分布。（2）數(shù)據(jù)的密度：指采樣數(shù)據(jù)的密集程度，與研究區(qū)域的地貌類型和地形復(fù)雜程度相關(guān)。（3）數(shù)據(jù)的精度：采樣數(shù)據(jù)精度與數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)的采集方法和數(shù)據(jù)采集的儀器密切相關(guān)的。10、數(shù)據(jù)分級(jí)的基本原則：1、客觀反映數(shù)據(jù)的分布特征，以數(shù)據(jù)的集群性作為分級(jí)數(shù)的重要依據(jù)2、分級(jí)界限應(yīng)該在數(shù)據(jù)變化顯著特征上，使各級(jí)內(nèi)部差異盡可能的小，等級(jí)之

19、間的差異盡可能大；3 分級(jí)的結(jié)果：一般是中間級(jí)別包含的單元多，兩端級(jí)別包含的單元較少。也有要求分級(jí)單元數(shù)近似相等；4 根據(jù)地圖的用途和要素特征，要保留個(gè)別的特征級(jí)別和分級(jí)界限；5 為了用途的方便，應(yīng)適當(dāng)?shù)谋３譁愓姆旨?jí)界限；6 對(duì)于離散分布的現(xiàn)象，且物理個(gè)數(shù)不多，相鄰級(jí)別的分級(jí)界限可以斷開；對(duì)于連續(xù)分布現(xiàn)象的分級(jí)，其界限必須是相互連接的，并要正確處理分級(jí)點(diǎn)的所屬關(guān)系。11、采樣（sampling）：就是把時(shí)間域或空間域的連續(xù)量轉(zhuǎn)化成離散量的過程。12、數(shù)據(jù)采樣的布點(diǎn)原則：（1）沿等高線采樣。在地形復(fù)雜的陡峭地區(qū)，采用沿等高線跟蹤的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；而在平坦的地區(qū)，則不宜沿等高線采樣。（2）規(guī)則

20、格網(wǎng)采樣。通過規(guī)定X和Y軸方向的間距來形成平面格網(wǎng)，在立體模型上量測這些格網(wǎng)點(diǎn)的高程。（3）剖面法。格網(wǎng)法中量測點(diǎn)是在格網(wǎng)的兩個(gè)方向上都規(guī)則采樣，而在剖面法中，只沿一個(gè)方向即剖面方向上采樣。在剖面法中，通常情況下點(diǎn)以動(dòng)態(tài)方式量測，而不象在規(guī)則采樣中以靜態(tài)方式進(jìn)行。所以剖面法采樣速度較快，精度較低。（4）漸進(jìn)采樣。小區(qū)域的格網(wǎng)間距逐漸改變，而采樣也由粗到精地逐漸進(jìn)行。（5）選擇性采樣。根據(jù)地形特征如山脊線、山谷線、斷裂線以及離散特征點(diǎn)進(jìn)行采樣。（6）混合采樣?；旌喜蓸涌山⒏郊拥匦翁卣鞯囊?guī)則矩形格網(wǎng)DEM，也可建立沒特征附加三角網(wǎng)混合形式的DEM，但其數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)管理與應(yīng)用均較復(fù)雜。13、數(shù)據(jù)采樣

21、方式：（1）交互式采集 （1）、（3）、（5）和（6）等策略適合于利用解析測圖儀或機(jī)助測圖儀進(jìn)行半自動(dòng)化的交互式數(shù)據(jù)采集。（2）自動(dòng)采集：按照相片上的規(guī)則格網(wǎng)利用數(shù)字影像匹配進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；若利用高程直接求解的影像匹配方法，也可按模型上的規(guī)則格網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。13、DEM生產(chǎn)涉及三個(gè)基本問題：精度、生產(chǎn)成本、效率。14、DEM 質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：1）保凸性。所謂保凸性，就是f(x)與F(x)有共同數(shù)量的拐點(diǎn)，并且拐點(diǎn)的位置一致或接近。如果兩條曲線的拐點(diǎn)數(shù)目接近但位置較遠(yuǎn)，或位置接近但拐點(diǎn)數(shù)量不一致，就認(rèn)為保凸性較差，這是對(duì)平面曲線而言的。2）逼真性。如果在逼近的定義域上，逼近面F(x,y)和實(shí)際地形

22、曲面f(x,y)對(duì)應(yīng)點(diǎn)之間滿足關(guān)系式：MAXf(x,y)F(x,y)，則認(rèn)為逼近面達(dá)到逼真性要求。3）光滑性。對(duì)曲線來說，光滑性是指曲線上切線方向變化的連續(xù)性，或者說曲線上曲率的連續(xù)性。實(shí)際的光滑曲面，如果逼近它的曲面含有棱角或角點(diǎn)，則認(rèn)為曲面的光滑性較差。15、DEM生產(chǎn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)：對(duì)于一個(gè)DEM項(xiàng)目，最終目標(biāo)是要經(jīng)濟(jì)、快速地生產(chǎn)滿足一定精度要求的DEM產(chǎn)品。即DEM生產(chǎn)涉及三個(gè)基本問題：精度、生產(chǎn)成本、效率。（1）精度-數(shù)據(jù)源要有足夠的精度和采樣密度和表面重建的方法（算法）要完美成本提高效率降低因此，要建立高效規(guī)范的生產(chǎn)流程。DEM生產(chǎn)技術(shù)設(shè)計(jì)1）項(xiàng)目情況歸總：確定項(xiàng)目單位、承擔(dān)單位、負(fù)責(zé)人

23、及項(xiàng)目所涉及的測區(qū)概況；2）資料收集與分析：所有原始資料，并對(duì)這些資料進(jìn)行分類整理；3）確定作業(yè)依據(jù)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：明確所采用的生產(chǎn)技術(shù)規(guī)定、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、圖幅分幅、編號(hào)標(biāo)準(zhǔn)、要素分類與代碼標(biāo)準(zhǔn)等，這是指導(dǎo)、監(jiān)督、檢查整個(gè)生產(chǎn)過程的基本依據(jù)。4）生產(chǎn)設(shè)備及技術(shù)力量的配置：確定軟硬件和技術(shù)力量的合理配置；5）制定技術(shù)路線與流程：在整個(gè)DEM生產(chǎn)過程中，有三條主線：數(shù)據(jù)流程主線、作業(yè)流程主線、質(zhì)量控制主線，數(shù)據(jù)和質(zhì)量控制主線構(gòu)成了最終成果的主要內(nèi)容，二者又是作業(yè)流程的質(zhì)量評(píng)定的依據(jù)。6）制定操作規(guī)程：對(duì)DEM生產(chǎn)過程中影響生產(chǎn)效率和鏟平質(zhì)量等的環(huán)節(jié)都應(yīng)作出明確具體的規(guī)程；7）制定質(zhì)量控制方案：對(duì)DME應(yīng)采

24、取多級(jí)檢查和驗(yàn)收制度，填寫質(zhì)量跟蹤卡。較低級(jí)部門100%檢查，較高級(jí)部門抽樣檢查。8）確定上交成果：包括數(shù)據(jù)文件、圖文件、文檔資料等。9）進(jìn)度計(jì)劃：為了保證生產(chǎn)質(zhì)量，將整個(gè)系統(tǒng)的各項(xiàng)任務(wù)分解成具有先后順序的各個(gè)階段 DEM生產(chǎn)中的注意事項(xiàng)1）根據(jù)生產(chǎn)項(xiàng)目所涉及的具體領(lǐng)域，確定需要加測的重要地物；2）高程精度難以達(dá)到正常規(guī)定精度要求的，應(yīng)圈出其范圍，作為DEM的推測區(qū)。3）由于DEM是由原始數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后形成的，因此必須保證質(zhì)量，應(yīng)對(duì)原始數(shù)據(jù)作嚴(yán)格的檢查，包括檢測系統(tǒng)誤差、偶然誤差，剔除粗差。4）對(duì)得到DEM進(jìn)行編輯修改。16、數(shù)字高程模型的實(shí)質(zhì)：就是一個(gè)分片的曲面（平面）模型。17、內(nèi)插：包含

25、表面重建以及從重建表面提取高程信息的過程，也包含從量測的數(shù)據(jù)點(diǎn)或規(guī)則格網(wǎng)中獲取高程值并生成等高線的過程。18、不規(guī)則三角網(wǎng)TIN：（1）概念：是用一系列互不交叉、互不重疊的連接在一起的三角形來表示地形表面。TIN既是矢量結(jié)構(gòu)又有柵格的空間鋪蓋特征，能很好地描述和維護(hù)空間關(guān)系。（2）形成：通過從不規(guī)則分布的數(shù)據(jù)點(diǎn)生成的連續(xù)三角面來逼近地形表面。（3）優(yōu)點(diǎn)：a.從表達(dá)地形信息角度來看，它能以不同層次的分辨率來表述地形表面。b.與格網(wǎng)數(shù)據(jù)相比，TIN在某一特定分辨率下能用更少的空間和時(shí)間更精確地表示更復(fù)雜的表面。特別當(dāng)?shù)匦伟罅刻卣魅鐢嗔丫€、構(gòu)造線時(shí)TIN能更好地顧及這些特征，更精確合理地表達(dá)地形

26、表面。（4）基本要求：A.TIN是唯一的;B .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;C 保證最臨近的點(diǎn)構(gòu)成三角形，即三角形的邊長之和最小。19、TIN的基本元素：節(jié)點(diǎn)（Node），是相鄰三角形的公共頂點(diǎn)，也是用來構(gòu)建TIN的采樣數(shù)據(jù)。邊（Edge）：指兩個(gè)三角形的公共邊界，是TIN不光滑性的具體反映。邊同時(shí)還包含特征線、斷裂線以及區(qū)域邊界。面（Face）：由最近的三個(gè)節(jié)點(diǎn)所組成的三角形面，是TIN描述地形表面的基本單元。TIN中的每一個(gè)三角形都描述了局部地形傾斜狀態(tài)，具有唯一的坡度值。三角形在公共節(jié)點(diǎn)和邊上是無縫的，或者說三角形不能交叉和重疊。20、數(shù)據(jù)和TIN的類型：用來進(jìn)

27、行TIN構(gòu)建的原始數(shù)據(jù)根據(jù)數(shù)據(jù)點(diǎn)之間的約束條件可分為無約束數(shù)據(jù)域和約束數(shù)據(jù)域兩種類型。無約束數(shù)據(jù)域是指數(shù)據(jù)點(diǎn)之間不存在任何關(guān)系，即數(shù)據(jù)分布完全呈離散狀態(tài)，數(shù)據(jù)點(diǎn)之間在物理上相互獨(dú)立。約束數(shù)據(jù)域則是部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)之間存在著某種聯(lián)系，這種聯(lián)系一般通過線性特征來維護(hù)，如地形數(shù)據(jù)中的山脊線、山谷線上的點(diǎn)等。21、TIN的三角剖分準(zhǔn)則：空外接圓準(zhǔn)則：在TIN中，過每個(gè)三角形的外接圓均不包含點(diǎn)集的其余任何點(diǎn)；最大最小角準(zhǔn)則：在TIN中的兩相鄰三角形形成的凸四邊形中，這兩三角形中的最小內(nèi)角一定大于交換凸四邊形對(duì)角線后所形成的兩三角形的最小內(nèi)角；最短距離和準(zhǔn)則：指一點(diǎn)到基邊的兩端的距離和為最小。張角最大準(zhǔn)則：一點(diǎn)

28、到基邊的張角為最大。面積比準(zhǔn)則：三角形內(nèi)切圓面積與三角形面積或三角形面積與周長平方之比最小。 對(duì)角線準(zhǔn)則：兩三角形組成的凸四邊形的兩條對(duì)角線之比。這一準(zhǔn)則的比值限定值須給定，即當(dāng)計(jì)算值超過限定值才進(jìn)行優(yōu)化² 空外接圓準(zhǔn)則、最大最小角準(zhǔn)則下進(jìn)行的三角剖分稱為Delaunay三角剖分（Triangulation），簡稱DT。22、LOP算法（局部優(yōu)化過程，Local Optimal Procedure）基本思想：運(yùn)用DT三角網(wǎng)的空外接圓性質(zhì)對(duì)兩個(gè)公共邊的三角形組成的四邊形進(jìn)行判斷，如果其中一個(gè)三角形的外接圓中含有第四點(diǎn)，則交換四邊形的對(duì)角線。23、根據(jù)實(shí)現(xiàn)過程，把DT分成三類： 1）三角

29、網(wǎng)生長算法 2）逐點(diǎn)插入算法 3）分割合并算法24、三角網(wǎng)生長算法：1）遞歸生長算法。算法過程如下：A.在數(shù)據(jù)集中任取一點(diǎn)，查找距離此點(diǎn)最近的點(diǎn)，相連后作為初始基線；b.在初始基線右邊應(yīng)用Delaunay法則搜索第三點(diǎn)；c.生成Delaunay三角形，并以該三角形的兩條新邊作為新的基線；d.重復(fù)前面過程直至所有基線處理完畢；2）凸閉包收縮法。該算法的基本思路:首先找到包含數(shù)據(jù)區(qū)域的最小凸多邊形，并從該多邊形開始從外向里逐層形成三角形格網(wǎng)。25、新插入點(diǎn)與已知三角網(wǎng)存在四種關(guān)系： （a）在三角形內(nèi) （b）在三角形外接圓內(nèi) （c）在三角形外接圓上 （d）在三角形外接圓外26、約束三角網(wǎng)（CDT）：

30、（1）定義：有不相交的地形特征線、特殊邊界線等作為預(yù)先定義的限制條件作用生成TIN，則要考慮約束條件的Delaunay三角網(wǎng)（Constrained Delaunay Triangulation ）。(2) 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（Mutually Visible）時(shí)，此三角形才是一個(gè)帶約束條件的Delaunay三角形27、在已存在的Delaunay三角網(wǎng)中插入約束線段,具體過程如下：1.確定邊界與約束線段相交的三角形，如果兩個(gè)這樣的三角形有公共邊,則將此公共邊刪除，最后形成約束線段的影響多邊形；2.將影響多邊形其他各頂點(diǎn)與

31、約束線段的起始結(jié)點(diǎn)相連；3.應(yīng)用帶約束條件的Delaunay優(yōu)化法則，更新影響多邊形內(nèi)的三角網(wǎng)，使約束邊成為三角網(wǎng)中的一邊；4.重復(fù)以上步驟直到所有約束線段都加入到三角網(wǎng)中。28、基于等高線數(shù)據(jù)的TIN的建立 :1等高線離散點(diǎn)直接生成TIN方法:該方法直接將等高線離散化，然后利用常用TIN的生成算法，該方法沒有考慮離散點(diǎn)間原有的連接關(guān)系，模擬的地形就會(huì)失真，具體表現(xiàn)為三角形的邊穿越等高線和存在平三角形的兩種情況。2等高線作為特征線建立TIN :將等高線作為斷裂線或結(jié)構(gòu)線；使用等高線上的特征點(diǎn)，并將等高線段作為約束線段處理。3自動(dòng)增加特征點(diǎn)及優(yōu)化TIN的方法:該方法實(shí)質(zhì)仍將等高線離散化建立TIN

32、，但采用增加特征點(diǎn)的方式來消除TIN中的平三角形，并使用優(yōu)化TIN的方式來消除不合理的三角化；特征點(diǎn)的增加需要利用一定的算法自動(dòng)提取，這些算法原理大都基于原始等高線的拓?fù)潢P(guān)系。29、內(nèi)插的分類：1)按內(nèi)插點(diǎn)的分布范圍，可將內(nèi)插分為整體內(nèi)插、分塊內(nèi)插和逐點(diǎn)內(nèi)插三類2)根據(jù)二元函數(shù)逼近數(shù)學(xué)面和參考點(diǎn)的關(guān)系，內(nèi)插分為純二維內(nèi)插和曲面擬合內(nèi)插兩種30、整體內(nèi)插、分塊內(nèi)插和逐點(diǎn)內(nèi)插優(yōu)缺點(diǎn)的相互比較？（1）整體內(nèi)插：在整個(gè)區(qū)域用一個(gè)多項(xiàng)式函數(shù)來表達(dá)地形曲面。優(yōu)點(diǎn)：整體函數(shù)內(nèi)插法的優(yōu)點(diǎn)是易于理解，整體內(nèi)插函數(shù)常常用來揭示整個(gè)區(qū)域內(nèi)的地形宏觀起伏態(tài)勢。在DEM內(nèi)插中，一般是與局部內(nèi)插方法配合使用。另外，也可利

33、用它來進(jìn)行地形采樣數(shù)據(jù)中的粗差檢測。缺點(diǎn)：(1)整體內(nèi)插函數(shù)保凸性較差；(2)不容易得到穩(wěn)定的數(shù)值解；(3)多項(xiàng)式系數(shù)物理意義不明顯；(4)解算速度慢且對(duì)計(jì)算機(jī)容量要求較高。(5)不能提供內(nèi)插區(qū)域的局部地形特征。（2）分塊內(nèi)插：將地形區(qū)域按一定的方法進(jìn)行分塊，對(duì)每一塊根據(jù)地形曲面特征單獨(dú)進(jìn)行曲面擬合和高程內(nèi)插，稱為DEM分塊內(nèi)插。優(yōu)點(diǎn)：相對(duì)于整體內(nèi)插，分塊內(nèi)插能夠較好地保留地物細(xì)節(jié)，并通過塊間一定重疊范圍保持內(nèi)插曲面的連續(xù)性。缺點(diǎn)：分塊內(nèi)插方法的一個(gè)主要問題是分塊大小的確定。就目前技術(shù)而言，還沒有一種運(yùn)用智能法或自適應(yīng)法進(jìn)行地貌形態(tài)識(shí)別后自動(dòng)確定分塊大小，進(jìn)行高程內(nèi)插的算法。分塊內(nèi)插的另一個(gè)問

34、題是要解求復(fù)雜的方程組，應(yīng)用起來較為不便。（3）逐點(diǎn)內(nèi)插：是以內(nèi)插點(diǎn)為中心，確定一個(gè)鄰域范圍，用落在鄰域范圍內(nèi)的采樣點(diǎn)計(jì)算內(nèi)插點(diǎn)的高程值。優(yōu)點(diǎn)：逐點(diǎn)內(nèi)插方法計(jì)算簡單，應(yīng)用比較靈活，是較為常用的一類DEM內(nèi)插方法。缺點(diǎn)：逐點(diǎn)內(nèi)插方法的主要問題是內(nèi)插點(diǎn)鄰域的確定，它不僅影響到DEM內(nèi)插精度，也影響到內(nèi)插速度。31、局部分塊內(nèi)插中，常用的內(nèi)插方法有線性內(nèi)插、雙線性內(nèi)插、多項(xiàng)式內(nèi)插、樣條函數(shù)內(nèi)差、多層曲面疊加法等。 32、數(shù)據(jù)質(zhì)量是空間數(shù)據(jù)在表達(dá)空間位置、專題特征以及時(shí)間這三個(gè)基本要素時(shí)，所能夠達(dá)到的準(zhǔn)確性、一致性、完整性，以及它們?nèi)咧g統(tǒng)一性的程度。33、空間數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)（1）數(shù)據(jù)情況說明：要求對(duì)

35、地理數(shù)據(jù)的來源、數(shù)據(jù)內(nèi)容及其處理過程等做出準(zhǔn)確、全面和詳盡的說明。（2）時(shí)間精度(現(xiàn)勢性)：指數(shù)據(jù)的現(xiàn)勢性?？梢酝ㄟ^數(shù)據(jù)更新的時(shí)間和頻度來表現(xiàn)。（3）位置精度(幾何精度)：指空間實(shí)體的坐標(biāo)數(shù)據(jù)與實(shí)體真實(shí)位置的接近程度，通常表現(xiàn)為空間三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)精度。它包括數(shù)學(xué)基礎(chǔ)精度、平面精度、高程精度、接邊精度、形狀再現(xiàn)精度、像元定位精度。平面精度又分為相對(duì)精度和絕對(duì)精度。（4）分類精度(屬性精度)：指空間實(shí)體的屬性與其真值相符的程度。通常取決于地理數(shù)據(jù)的類型，且常常與位置精度有關(guān)，包括要素分類與標(biāo)準(zhǔn)的正確性、要素屬性值的準(zhǔn)確性、名稱的正確性等。（5）可靠性（6）邏輯的一致性：指地理數(shù)據(jù)關(guān)系上的可靠性，包括

36、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)內(nèi)容，以及拓?fù)湫再|(zhì)上的內(nèi)在一致性（7）數(shù)據(jù)完整性：指地理數(shù)據(jù)在范圍、內(nèi)容和結(jié)構(gòu)等方面滿足所有要求的完整程度，包括數(shù)據(jù)范圍、空間實(shí)體類型、空間關(guān)系分類、屬性特征分類等方面的完整性。（8）數(shù)據(jù)采集與編碼方法（9）表達(dá)形式的合理性：主要指數(shù)據(jù)抽象、數(shù)據(jù)表達(dá)與真實(shí)地理世界的吻合性，包括空間特征、專題特征、時(shí)間特征表達(dá)的合理性。34、誤差來源：原始數(shù)據(jù)的采集誤差：1）原始資料誤差：航片的誤差(包含航攝的各種誤差的綜合)、定向點(diǎn)誤差；2）采點(diǎn)設(shè)備誤差：測圖儀的誤差和計(jì)算機(jī)計(jì)算有效位數(shù)；3）人為誤差：測標(biāo)切地面的誤差(采用數(shù)字影像相關(guān)時(shí)為影像的相關(guān)誤差)；4）坐標(biāo)轉(zhuǎn)換誤差：相對(duì)定向和絕對(duì)定向的

37、誤差.高程內(nèi)插誤差：不管采用哪種內(nèi)插算法，內(nèi)插點(diǎn)的計(jì)算高程與實(shí)際量測高程之間總存在差值。高程內(nèi)插的誤差一方面和選用的數(shù)學(xué)方法(內(nèi)插算法)有關(guān)，另一方面和采點(diǎn)的方式有關(guān)。常見的人為誤差：漏輸或錯(cuò)輸高程注記點(diǎn)。矢量化過程中由于要在效果并不太好、密密麻麻的底圖上尋找大量高程注記點(diǎn)及其高程值,很容易使矢量化人員錯(cuò)輸或者漏輸山頭上的高程注記點(diǎn),這樣造成的影響是產(chǎn)生許多錯(cuò)誤地形,如平頂山。因此,在數(shù)字化過程中要特別留意對(duì)高程注記點(diǎn)的全面、正確賦值。等高線賦值誤差。等高線賦值誤差是一個(gè)比較常見的問題。將A、B兩條等高線的值由200和250錯(cuò)賦值為1000和750，使得原來平緩的山坡變?yōu)橛卸秆?地形非常復(fù)雜的

38、山坡。將等高線由280錯(cuò)賦值為100,使得原來凸出來的臺(tái)地變?yōu)榘枷氯サ呐_(tái)地。這種對(duì)實(shí)際地形、地貌的錯(cuò)誤描述嚴(yán)重影響DEM的精度。減少這種誤差除了需要加倍仔細(xì)外,提高識(shí)圖技能,掌握必要的地形、地貌知識(shí)也是很重要的。DEM構(gòu)造誤差：對(duì)于一些特殊地形、地貌并沒有輸入錯(cuò)誤,但是也可能出現(xiàn)較大誤差。對(duì)于這種情況,必須實(shí)施一些專業(yè)的技術(shù)處理.消除“平頂山”.地形圖中有一些山頭有高程注記點(diǎn),但是仍然有許多小山包沒有加高程注記點(diǎn),遇到這種情況應(yīng)該人為添加高程值不超過一個(gè)等高距的高程注記點(diǎn),或者借用大比例尺地形圖上的有效高程點(diǎn),否則插值得出的DEM會(huì)出現(xiàn)平頂山。35、誤差消除的主要方法：1）濾波法：分離數(shù)據(jù)集合

39、中人們感興趣的主要信息與其余的作為隨機(jī)噪聲的信息；2）基于趨勢面及三維可視化的粗差檢測與剔除;3）基于坡度信息的格網(wǎng)數(shù)據(jù)粗差檢測與剔除；4）基于等高線拓?fù)潢P(guān)系的粗差檢測與剔除36歐式空間和地理空間的區(qū)別：歐幾里德幾何是以點(diǎn)、線、面、體等為研究對(duì)象的數(shù)學(xué)分支。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，其中也有尺度的概念，但它與地理學(xué)科中“尺度”的含義不同。在歐式空間中，任何對(duì)象都有一個(gè)整數(shù)維，即一個(gè)點(diǎn)是0維，一條線是1維，一個(gè)平面為2維，一個(gè)體為3維。一個(gè)尺度的放大（或縮?。?huì)導(dǎo)致2維空間中長度增大（或縮短）以及3維空間中體積增大（或縮?。珜?duì)象形狀不變。也就是說，其變換是可

40、逆的。但在地理空間中，維數(shù)并不是整數(shù)，分?jǐn)?shù)維的概念被引入。在此空間內(nèi)，一條線的維數(shù)在12之間，一個(gè)面的維數(shù)在23之間。37、尺度是指在研究某一物體或現(xiàn)象時(shí)所采用的空間或時(shí)間單位，又可指某一現(xiàn)象或過程在空間和時(shí)間上所涉及到的范圍和發(fā)生的頻率，簡單地說，尺度就是客體在其“容器”中規(guī)模相對(duì)大小的描述。38、網(wǎng)絡(luò)是由節(jié)點(diǎn)和連線構(gòu)成，表示諸多對(duì)象及其相互聯(lián)系。39、空間數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)基本原則：適用性。滿足主要用戶的需求，并充分兼顧潛在用戶的需求；運(yùn)行性?？焖亠@示和查詢，保持正常運(yùn)行，可以及時(shí)提供數(shù)據(jù)產(chǎn)品；更新性。能對(duì)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行增加、修改和刪除，方便地?cái)U(kuò)充和進(jìn)行數(shù)據(jù)更新；相關(guān)性。保證與其它基礎(chǔ)地理信

41、息產(chǎn)品的相關(guān)性，使數(shù)據(jù)庫在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)、坐標(biāo)系統(tǒng)以及產(chǎn)品一致性方面相關(guān)；相容性。與其它數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)兼容，可以共享或相互交換數(shù)據(jù)；先進(jìn)性。采用科學(xué)的技術(shù)手段，使系統(tǒng)保持一定的先進(jìn)性；高質(zhì)量。與原始資料一致，數(shù)據(jù)質(zhì)量可靠，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范；完備性。除了基本的數(shù)據(jù)體外，有完備的元數(shù)據(jù)內(nèi)容；安全性。有嚴(yán)密的權(quán)限控制機(jī)制40、模型采用何種結(jié)構(gòu)，主要考慮以下因素：數(shù)據(jù)的可獲取性；地形曲面特點(diǎn)以及是否考慮特征點(diǎn)、線；目的和應(yīng)用；原始數(shù)據(jù)的比例尺和分辨率。規(guī)則格網(wǎng)DEM不規(guī)則三角網(wǎng)TIN優(yōu)點(diǎn)簡單的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)較少的點(diǎn)可獲取較高的精度與遙感影像數(shù)據(jù)的相合性可變分辨率良好的表面分析功能良好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)缺點(diǎn)計(jì)算效率較低表面分析能力較差數(shù)據(jù)冗余構(gòu)建比較費(fèi)時(shí)41、格網(wǎng)DEM與TIN的對(duì)比42、基本地形因子基本含義：坡度變化率/坡向變化率的計(jì)算：坡度變化率是指單位范圍內(nèi)坡度的