数字高程期末复习.doc

数字高程模型期末复习第一章1.什么是数字高程模型，数字高程模型有什么特点？数字高程模型是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。 特点：（1）易以多种形式显示地形信息 （2）精度不会损失 （3) 容易实现自动化，实时化 （4）具有多比例尺特性2. DEM中包含的地面特性信息有哪四种类型？地貌信息 基本地物信息 主要的自然资源和环境信息 主要的社会经济信息 3. 数字高程模型与其他学科有何关系？DEM是工程技术的一部分DEM是测绘学科的一个重要分支地理学对DEM的发展有极大的推动作用DEM与计算机科学有着紧密的联系DEM是各种地学分析的基础数据，是GIS的基本内容第二章1、 简述数据采样布点的方式（采样策略）及其特点。 沿等高线采样，适用地形复杂陡峭地区规格格网采样，所得数据有规则剖面法，效率高精度低渐进采样解决，数据冗余的问题选择性采样，用少量的点使其代表的地面有足够的可信度混合采样，能都解决其他采样会有的问题但数据的存储管理与应用较复杂 2、 数字高程模型源数据的属性有哪些？ （1） 数据的分布 （2）数据密度 （3）数据精度第三章1、从地形图采集数据的方法有哪些？（1）手扶跟踪数字化法（2）扫描数字化和栅格矢量化法2、试分析数字高程模型数据源及其特点。（1）影像。特点：可以快速获取或更新大面积的DEM数据，从而满足对数据现势性的要求。（2） 地形图。特点：容易以多种形式显示地形信息，地形数据经计算机处理后能产生比例尺、纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，在绘制其他的地形图需要人工处理；精度不会损失，没有载体变形的问题；形象逼真。3、试对DEM几种数据采集方法进行对比分析。获取方式DEM的精度速度成本更新程度应用范围地面测量非常高耗时很高很困难小范围工程项目摄影测量比较高比较快比较高周期性大的工程项目立体遥感低很快低很容易国家范围乃至全球GPS比较高很快比较高容易小范围、特别的项目手扶跟踪数字化比较低比较耗时低周期性国家范围以及军事上地形图扫描比较低非常快比较低数据采集中小比例尺的地形图激光扫描干涉雷达非常高很快非常高容易高分辨率，各种范围第四章1、 建立数字高程模型的方法有哪些？ 基于点的表面建模 基于三角形的表面建模 基于格网建模 合式表面建模 2、建立不规则三角网（TIN)模型的基本要求有哪些？ （1）TIN是唯一的。 （2）力求最佳的三角形几何形状，每个三角形尽量接近等边形状。 （3）保证最邻近的点构成三角形，即三角形的边长之和最小。 3、 什么叫空圆法则（狄洛尼法则）？ 狄罗妮三角形外接圆内不包含其他点的特性被用做从一系列不重合的平面点建立狄罗妮三角网的基本法则。 4、 如何从规则数据生成三角网 （1） 直接将格网进行分解组合即可的到三角形 （2）通过一定的法则，选择“重要”的点（VIPs）来建立三角形。5、如何从离散点生成格网？P73（1）直接用离散点来内插格网点（直接内插）在直接内插发中，根据建立的表面模型的大小，分为逐点法，局部法及全局法。（2）经由三角网内插先由离散点建立三角网，然后再内插。分为两种方法：用内插点所在的斜面三角形来内插该点的高程由最邻近内插点的一串三角形来拟合一个曲面，然后由该曲面来求内插点的高程。6、 等高线到格网的转换方法有哪些？（1）等高线离散化法（2）等高兴内插法（3）等高线构建TIN法第五章1、 试述静态三角网构网中的递归生长算法。 （1） 在所有数据中取任意一点1（一般从几何中心附近开始），查找距离此点最近的点2，相连后作为初始基线1-2； （2） 在初始化基线右边应用Delaunay法则搜寻第三点3，形成第一个Delaunay三角形； （3） 并以此三角形的两条新边（2-3，3-1）作为新的初始基线； （4）重复步骤（2），（3）直至所有数据点处理完毕。 2、 试述动态三角网构网法中的数据逐点插入算法。 （1） 首先提取整个数据区域的最小外界矩形范围，并以此作为最简单的凸闭包。 （2） 按一定规则将数据区域的矩形范围进行格网划分。为了取得比较理想的综合效率，可以限定每个格网单元平均拥有的数据点数） （3） 根据数据点的（x，y）坐标建立分块索引的线性链表。 （4） 部分数据区域的凸闭包形成两个超三角形，所有的数据点都一定在这两个三角形范围内。 （5） 按照（3）建立的数据链表顺序往（4）的三角形中插入数据点。 （6）根据Delaunay三角形的空圆特性，分别调整新生成的三个三角形及其相邻的三角形。 （7）重复（5）（6），直至所有的数据点都被插入到三角网中。 3、 带约束条件的Delaunay法则 只有当三角形外接圆内不包含任何其他点，且其三个顶点相互通视时，此三角形才是一个带约束条件的Delaunay三角形。 4、 带约束条件的Delaunay Lawson LOP交换 只有在带约束条件的Delaunay法则满足的条件下，由两相邻三角形组成的凸四边形的局部最佳对角线才被选取。 5. 基于等高线数据建立TIN，有什么问题？如何进行处理p84 （1） 一般有三种算法：等高线离散点直接生成不规则三角网TIN方法；等高线离散点直接生成不规则三角网TIN；自动增加特征点及优化TIN的方法。 （2） 等高线离散点直接生成不规则三角网TIN， 这种算法只考虑了数据中的每一个点，而并未考虑等高线数据的特殊结构，所以会导致很坏的结果，如出现三角形的三个顶点都位于同一条等高线上，解决方法：少用。通常将等高线作为特征线来构建三角网。第六章1、 比较整体内插、分块内插、逐点内插的优缺点。 整体内插：优点是易于理解，缺点是 由于实际的地形是很复杂的，整个地形不可能用一个多项式来拟合，因此很少使用整体内插 分块内插：适用于复杂的实际地形 逐点内插：灵活，计算方法简单，不需要很大的计算机内存，应用广泛。 2、 试述分块内插的含义及其相关算法。 含义：是把参考空间分为若干分块，对各分块使用不同的函数。 相关算法：线性内插，双线性多项式内插，二元样条函数内插和多面叠加内插法（多面函数法），最小二乘配置法，有限元法。 3、 试述逐点内插的含义及其相关算法。 含义：逐点内插法是以待插点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据点，数据点的范围随待插点位置的变化而移动，因此又称移动曲面法。相关算法：移动拟合法，加权平均法，Voronoi图法，考虑地貌特征的逐点内插 第七章1、 DEM数据误差来源有哪些？ （1） 地形表面特征 （2）数据源误差 （3）采点设备 （4）人为误差 （5）采样点密度和分布 （6）内插方法 （7）DEM结构 2、 如何基于坡度信息对格网数据进行粗差检测与剔除 1） 基于坡度信息的粗差检测：根据处理区域的形状大小，灵活选择不同阶次的多项式。根据统计规律，常用三倍中误差作为极限误差，即模型误差大于极限误差的观测数据被认为是粗差。第九章1、 理解欧氏空间和地理空间中尺度变化的不同处。 在二维欧氏空间中尺度变换是可逆的，在地理空间中尺度变换是不可逆的；地理空间是指现实世界；欧氏空间是指欧氏几何中使用的抽象空间 2、 理解尺度与分辨率的关系。 分辨率就是基本测量单位的大小。如果数据是栅格形式的，分辨率就是栅格像素的大小。 空间物体的分辨率随着尺度的变化而变化。DEM的多尺度表达与多分辨率表达是一致的，但分辨率不等于尺度。 3、 LOD的概念。如何实现LOD模型？ 对同一个区域或区域中的局部使用具有不同细节的描述方法得到的一组模型。（1） 金字塔结构：多比例尺的LOD模型等同于DEM金字塔,不同的比例尺对应着不同的分辨率即不同的细节层次.一般直接将不同分辨率的规则格网DEM数据通过一体化管理建立金字塔数据库。（2）四叉树结构：用大格网来表达简单的地形，而用小格网来表达复杂的地形，以达到保持复杂地形起伏的高逼真度表达。与简单金字塔一样，四合一作业时，高程值也可采用简单的平均。为了加快显示三维场景，生成LOD模型一般只存储有限层次的LOD模型，如35个细节层次，而其他的细节层次模型则采用一定简化算法实时生成。第十一章1、 DEM模型之间的相互转换的形式有哪些？ TIN DEM to Grid DEM 剖分内插Grid DEM to TIN DEM 滤波TIN DEM to Contour DEM 等值线提取Contour DEM to TIN DEM 三角化Grid DEM to Contour DEM等值线提取Contour DEM to Grid DEM 拟合内插2、 如何从格网式DEM内插等高线? 从格网式DEM内插等高线主要四个步骤：（1） 搜索一条等高线的起始点（2） 计算等高线和网格边交点的坐标值（3） 跟踪一条等高线的全部等高点（4）插补加密等高线点以形成光滑的曲线 3、 如何从三角网式DEM跟踪等高线？ 其基本原则是一个格网单元的出口边自然就是下一个相邻格网单元的进入边第十二章1、 地形分析的含义及其分类。 将DEM经过变换产生各种派生产品的过程被称为地形分析。从地形分析的复杂性角度，可以将地形分析分为两大部分：（1） 基本地形因子(包括坡度、坡向、粗糙度等)的计算。（2）复杂的地形分析包括可视性分析、地形特征提取、水系特征分析、道路分析等。 2、 地形数据的应用有哪些？ （1）直接应用：即将DEM本身作为测图自动化的重要组成部分和地理信息数据库的基础。 （2）面向用户的间接应用：将DEM经过某种变换产生满足各专业应用需求的各种派生产品。 3、 试述水文因子的计算步骤。 （1）无洼地DEM的生成 （2）水流方向矩阵的计算 （3）水流累积矩阵的计算 4、 简述可视性分析的基本因子及相应算法。 （1）两点之间的可视性。