演示文稿數(shù)據(jù)獲取方法

演示文稿數(shù)據(jù)獲取方法當(dāng)前第1頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)（優(yōu)選）數(shù)據(jù)獲取方法當(dāng)前第2頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)準(zhǔn)備知識

數(shù)據(jù)點(diǎn)是建立數(shù)字地面模型的基礎(chǔ)。有了地面三維信息，就能根據(jù)這些已知信息（X,Y,Z）來確定地面數(shù)字函數(shù)模型，內(nèi)插出需要的數(shù)據(jù)點(diǎn)。取得一種密集方形格網(wǎng)線結(jié)點(diǎn)處高程值，就能繪制等高線。對于圖形的數(shù)據(jù)獲取，則是記錄坐標(biāo)、屬性、特征等。獲取的原始數(shù)據(jù)，還要進(jìn)行預(yù)處理。當(dāng)前第3頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)DEM數(shù)據(jù)的主要來源地形圖攝影測量與遙感影像數(shù)據(jù)地面測量既有DEM數(shù)據(jù)

當(dāng)前第4頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)地形圖數(shù)據(jù)及其特征

地形圖現(xiàn)勢性

現(xiàn)勢性差，但物美價廉地形圖存儲介質(zhì)

溫度，濕度等存放環(huán)境會使地形圖圖幅產(chǎn)生不同程度的變形

地形圖精度地形圖精度決定地形圖比例尺、等高線密度（由等高距表示）、成圖方法有關(guān)

當(dāng)前第5頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)各種不同比例尺的比較工程設(shè)計的基本用圖，實地測量我國地形圖系列的基本地形圖

當(dāng)前第6頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)當(dāng)前第7頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)當(dāng)前第8頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)攝影測量/遙感影像數(shù)據(jù)及其特征現(xiàn)勢性好：獲取速度快、更新速度快、更新面積大（大范圍DEM數(shù)據(jù)的最有價值來源）相對精度和絕對精度低的遙感影像：Landsat—MSS、TM傳感器、SPOT高分辨率遙感圖像：1米分辨率的IKONOS0.61米QUICKBIRD

當(dāng)前第9頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)航空遙感影像數(shù)據(jù)作為DEM數(shù)據(jù)源注意點(diǎn)遙感影像的幾何畸變

遙感數(shù)據(jù)的增強(qiáng)處理

遙感影像數(shù)據(jù)的空間分辨率

遙感影像數(shù)據(jù)的解譯和判讀

當(dāng)前第10頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)地面測量數(shù)據(jù)及其特征

測量儀器：全球定位系統(tǒng)（GPS）、全站儀、電子平板或經(jīng)緯儀/測距儀

測量要素：方向、距離和高差（三維坐標(biāo)x、y、z）用途：公路鐵路勘測設(shè)計、房屋建筑、場地平整、礦山、水利等對高程精度要求較高的工程項目

缺點(diǎn)：工作量大，周期長、更新十分困難，費(fèi)用較高

當(dāng)前第11頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)現(xiàn)存DEM數(shù)據(jù)

覆蓋全國范圍的1:100萬、1:25萬、1:5萬數(shù)字高程模型

七大江河重點(diǎn)防洪區(qū)的1:1萬DEM省級1:1萬數(shù)字高程模型的建庫工作也已全面展開

當(dāng)前第12頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)當(dāng)前第13頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)第二節(jié)DEM數(shù)據(jù)采樣理論基礎(chǔ)

當(dāng)前第14頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)準(zhǔn)備知識

DEM重點(diǎn)應(yīng)放在數(shù)據(jù)來源和輸入質(zhì)量的控制上，而不實學(xué)習(xí)復(fù)雜的內(nèi)插方法

DEM是實際地形表面的再現(xiàn)，其對地形表達(dá)（數(shù)字化模擬）的可信程度，很大程度上取決于原始地形采樣點(diǎn)的分布和密度

當(dāng)前第15頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)地形曲面幾何特征理論基礎(chǔ)：地形表面可以劃分成點(diǎn)和線劃分成一系列的單一幾何表面

組成地形表面點(diǎn)和線可以分為兩大類：特征要素和非特征要素

當(dāng)前第16頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)特征要素包括地形特征點(diǎn)和特征線

特征點(diǎn)：山頂、洼地、鞍部、山腳點(diǎn)、山脊點(diǎn)、山谷點(diǎn)等

特征線：山脊線、山谷線、各種斷裂線（陡坎、海岸線、水涯線等）

當(dāng)前第17頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)（實線為山脊線，虛線為山谷線，三角形表示山頂，小園為鞍部，正方形為方向變化點(diǎn)和坡度變化點(diǎn)）

當(dāng)前第18頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)非特征要素是分布在各個地形單元上的點(diǎn)和線，是為滿足采樣點(diǎn)密度要求而加測的點(diǎn)，這些點(diǎn)線主要是用來輔助地形重建（地形測圖中的輔助等高線勾繪等）

當(dāng)前第19頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)

地形的復(fù)雜程度

采樣點(diǎn)多少要求地形比較破碎，溝壑交錯，這時宜多布設(shè)一些采樣點(diǎn)，以便能正確反映地形細(xì)部變化特征

地形變化比較均勻平坦，則可在滿足密度要求的條件下，可適當(dāng)減少采樣點(diǎn)

當(dāng)前第20頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)當(dāng)前第21頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)地形復(fù)雜度表達(dá)方法

常用的判別方法：光譜頻率法、分?jǐn)?shù)維、地形曲率、相似性、坡度（李志林）當(dāng)前第22頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)坡度是地形復(fù)雜程度的最重要的因子？1.通過坡度可以完整地形成地形曲面

2.坡度是地形曲面函數(shù)一階微分的函數(shù)(高程隨距離變化的比率),坡度的變率是地形曲面的二階微分

3.區(qū)域DEM高程精度與平均坡度值之間存在強(qiáng)相關(guān)

4.坡度可以表示地表的陡峭方向和大小WHY當(dāng)前第23頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)地貌單元類型

DEM數(shù)據(jù)采樣除與地形的幾何特征、復(fù)雜度有關(guān)外，地貌類型也對采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)的分布和精度有一定影響

當(dāng)前第24頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)行業(yè)地貌類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)

地貌學(xué)

黃土地貌、風(fēng)成地貌、喀斯特地貌、丹霞地貌

地理學(xué)：平原、高原、丘陵、低山、高山、極高山

測繪學(xué)：地表坡度和高差

黃土地貌樣點(diǎn)要多，而平原地貌精度要高當(dāng)前第25頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)常用的方法：測繪學(xué)中的坡度和高差

有等高線圖的計算方法

無等高線圖：航測當(dāng)前第26頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)等高線圖中平均坡度計算方法P為測區(qū)的面積，為測區(qū)等高線的長度，h為等高距

當(dāng)前第27頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)平均坡度在測區(qū)較大或等高距不相等誤差大解決途徑：統(tǒng)計回歸方法基于的思想：地形圖上的地形坡度越大等高線越密，反之，坡度越小等高線越稀

方法：格網(wǎng)劃分研究區(qū)（格網(wǎng)大小取決于應(yīng)用精度要求），計算各子區(qū)域內(nèi)的等高線總長度，再根據(jù)回歸分析方法統(tǒng)計計算單位面積內(nèi)等高線長度值與坡度值之間的回歸模型，然后將等高線長度值轉(zhuǎn)換成坡度值。

當(dāng)前第28頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)坡度的計算(1,0)(0,0)(1,1)Z10Z11Z01POQRS又：所以：當(dāng)前第29頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)第三節(jié)DEM數(shù)據(jù)采樣策略與采樣方法在何處的點(diǎn)要量測記錄當(dāng)前第30頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)源的三大屬性

點(diǎn)分布（地理坐標(biāo)系統(tǒng)中的經(jīng)緯度或直角坐標(biāo)系統(tǒng)中的東北向坐標(biāo)值）當(dāng)前第31頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)采樣點(diǎn)的選取●規(guī)則網(wǎng)格采樣：按規(guī)則矩形網(wǎng)格進(jìn)行采樣，可直接生成規(guī)則矩形格網(wǎng)的DEM數(shù)據(jù)?！駶u進(jìn)采樣：根據(jù)地形使采樣點(diǎn)合理分布，即平坦地區(qū)采樣點(diǎn)少，地形復(fù)雜區(qū)采樣點(diǎn)多●沿等高線采樣：主要用于山區(qū)采樣?！襁x擇采樣(特征鏈狀數(shù)據(jù))：根據(jù)地形特征進(jìn)行采樣，如沿山脊線、山谷線等進(jìn)行采集?！耠S機(jī)采樣：隨機(jī)分布采樣點(diǎn)

●混合采樣。注意：所有采集的數(shù)據(jù)都要按一定的空間插值方法轉(zhuǎn)換成點(diǎn)模式格式數(shù)據(jù)。當(dāng)前第32頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)數(shù)據(jù)的密度

高程數(shù)據(jù)點(diǎn)的密度，是影響數(shù)字高程模型質(zhì)量的主要因素。數(shù)據(jù)點(diǎn)太稀，則數(shù)字模型的精度差，數(shù)據(jù)太密，則增加了數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)，增加了處理工作量以及不必要的存儲。當(dāng)前第33頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)數(shù)據(jù)的密度數(shù)據(jù)點(diǎn)的密度有多種表示方式：1.相鄰兩點(diǎn)之間的距離：通常采樣間隔以一個數(shù)字加單位組成（所有采樣點(diǎn)距離的平均值）2.單位面積內(nèi)點(diǎn)數(shù)3.截止頻率4.單位線段上的點(diǎn)數(shù)當(dāng)前第34頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)

如何確定數(shù)據(jù)點(diǎn)最佳密度？

一是用截止頻率方法，對地形進(jìn)行頻譜分析，地形譜中高頻成分比較豐富時，即地形比較破碎，坡度變化較大，則要求數(shù)據(jù)點(diǎn)較密；反之，則對數(shù)據(jù)點(diǎn)要求較稀。二是采用漸近采樣法，即按一定間距采樣時，取二次曲線代表地面的曲線，用間隔中點(diǎn)的線性內(nèi)插值與二次曲線內(nèi)插值的高程差異來判斷格網(wǎng)密度是否適當(dāng)。當(dāng)前第35頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)數(shù)據(jù)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

數(shù)據(jù)源：

野外測量>影像>地形圖掃描

影像:攝影測量>GPS地形圖無論是手扶跟蹤數(shù)字化還是地形圖掃描的精度都是比較低的。

當(dāng)前第36頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)采樣的布點(diǎn)遵循的原則沿等高線采樣：地形復(fù)雜沿等高線跟蹤的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集;在平坦的地區(qū)，則不宜沿等高線采樣

規(guī)則格網(wǎng)采樣:規(guī)定X和Y軸方向的間距來形成平面格網(wǎng)，量測這些格網(wǎng)點(diǎn)的高程。剖面法：而在剖面法中，只沿一個方向即剖面方向上采樣

當(dāng)前第37頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)剖面（Profile）當(dāng)前第38頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)漸進(jìn)采樣：平坦的地區(qū)采樣要相對較少，地形復(fù)雜的地區(qū)要采樣相對較多選擇性采樣：根據(jù)地形特征進(jìn)行選擇性的采樣（方法并不常見）混合采樣：選擇采樣與規(guī)則格網(wǎng)采樣相結(jié)合或者是選擇采樣與漸進(jìn)采樣相結(jié)合的采樣方法（數(shù)據(jù)的存儲管理與應(yīng)用較復(fù)雜）當(dāng)前第39頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)當(dāng)前第40頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)DEM數(shù)據(jù)采集方法地形圖數(shù)據(jù)采集方法

當(dāng)前第41頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)手扶跟蹤數(shù)字化操作在數(shù)字化地圖區(qū)域之外的三個角上分別選取三個參照點(diǎn)

確定幾個控制點(diǎn)并將其數(shù)字化

以點(diǎn)方式或流方式跟蹤采集高程數(shù)據(jù)和平面數(shù)據(jù)。

當(dāng)前第42頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)掃描矢量化

掃描過程：顏色（灰度值）和分辨率（DPI）矢量化過程：柵格圖像轉(zhuǎn)換成矢量數(shù)據(jù)

（矢量化過程可分為手動式、半自動式和全自動式（暫時還沒有）三類）

當(dāng)前第43頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)攝影測量數(shù)據(jù)采集方法

絕大部分的大比例尺圖（1:5千、1:1萬、1:5萬）的成圖是采用攝影測量方法

當(dāng)前第44頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)立體像對法資料來源于張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤當(dāng)前第45頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)兩類數(shù)字?jǐn)z影測量全數(shù)字自動攝影測量方法：全數(shù)字?jǐn)z影測量方法采用規(guī)則格網(wǎng)采樣，直接形成格網(wǎng)DEM，如果與GPS自動空中三角測量系統(tǒng)集成，則可形成內(nèi)外業(yè)一體的高度自動化DEM數(shù)據(jù)采集技術(shù)流程交互式數(shù)字?jǐn)z影測量方法：交互式數(shù)字?jǐn)z影測量方法增加了人工干預(yù)和編輯的功能，例如對于特殊地區(qū)的相關(guān)影像，采用計算機(jī)自動相關(guān)和人工交互相結(jié)合的方法，能夠獲得比較可靠的、精度較好的DEM。

當(dāng)前第46頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)野外測量數(shù)據(jù)采集方法

全站儀與電子手?。涸O(shè)備成本低，但是繁瑣全站儀與便攜機(jī)相連：測量的結(jié)果直接顯示在屏幕上

注意：測量前要知道完整的地物編碼系統(tǒng)當(dāng)前第47頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)DEM數(shù)據(jù)采集技術(shù)的進(jìn)展

合成孔徑雷達(dá)干涉測量數(shù)據(jù)采集方法

機(jī)載激光掃描數(shù)據(jù)采集

當(dāng)前第48頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)DEM數(shù)據(jù)采集方法的對比分析當(dāng)前第49頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)DEM用戶應(yīng)把重點(diǎn)放在數(shù)據(jù)來源和輸入質(zhì)量控制上，而不是學(xué)習(xí)復(fù)雜的內(nèi)插方法

第五節(jié)DEM數(shù)據(jù)采集質(zhì)量控制當(dāng)前第50頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)原始數(shù)據(jù)粗差檢測與剔除

趨勢面概念：地形表面變化符合一定的自然趨勢，表現(xiàn)為連續(xù)空間的漸變模型，可用以光滑的曲面來描述。原理：某一采樣點(diǎn)的觀測值和趨勢面計算值相差較大時，該點(diǎn)可能含有粗差，因為它偏離了整體變化趨勢

當(dāng)前第51頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)某流域降水量的二次多項式趨勢面

當(dāng)前第52頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)三維可視化粗差檢測技術(shù)

通過人機(jī)交互的方式可有效的檢測粗差點(diǎn)

當(dāng)前第53頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)基于坡度信息的規(guī)則格網(wǎng)分布數(shù)據(jù)粗差探測技術(shù)

坡度差計算通過相鄰兩個網(wǎng)格之間的坡度差確定衡量坡度是否變化一致的閾值懷疑一點(diǎn)粗差剔除與數(shù)據(jù)點(diǎn)改正當(dāng)前第54頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)基于高程信息的不規(guī)則分布數(shù)據(jù)粗差探測方法

當(dāng)前第55頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)DEM數(shù)據(jù)共享和利用

第五節(jié)各個國家、地區(qū)和組織紛紛制定了相關(guān)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享原則和數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)，我國也適時頒布了我國DEM數(shù)據(jù)交換格式標(biāo)準(zhǔn)

當(dāng)前第56頁\共有59頁\編于星期五\4點(diǎn)我國DEM數(shù)據(jù)交換格式標(biāo)準(zhǔn)DEMs數(shù)據(jù)體采取從北到南，從西到東的順序，并以ASCII碼的方式存儲。

文件頭分兩類數(shù)據(jù)：一類是基本的必須的數(shù)據(jù)，一類是擴(kuò)充的附加信息

當(dāng)前第57頁\共有59頁\編于星期五