基于区域地质图与数字高程模型的地层埋深预测方法及应用

对于页岩气、水溶气等非常规天然气资源早期选区评价,往往因为缺乏地震资料导致难以依赖地震构造解释获得目的层的埋深,故借助其他非地震资料有效预测目的层区域性埋深具有重要意义。区域地质图与数字高程模型(DEM)都是广泛覆盖且容易获取的基础性资料。利用区域地质图蕴含的地层产状、地下构造起伏趋势、地层埋深和地表出露地层年代的关系等信息,再叠合DEM地表高程,建立了一种有效预测目的层构造高度和埋深的新方法。利用四川盆地及周缘地区36幅1∶20万区域地质图和美国航空航天局(NASA)数字高程模型资料,预测了该区下志留统龙马溪组底界埋深,据此编制的龙马溪组底界埋深等值线图为该区页岩气保存条件评价提供了重要参数。该方法不仅可为页岩气早期选区评价提供有效支撑,还可应用于深部高压含水层中水溶气的资源评价、深部咸含水层CO_(2)地质封存的构造优选。

基于数字高程模型的月球精细重力场建模研究进展

月球重力场精细建模是构建月球高程基准、开展月球内部结构探测及科学研究的基础性工作.单纯基于航天器轨道数据构建的月球重力场模型空间分辨率有限,难以满足精细重力场研究的需求.高分辨率地形模型的获取为月球精细重力场建模研究提供了新的机遇.本文从月球全球重力场模型及评估方法、高分辨率精细重力场建模的理论技术和研究成果方面介绍当前月球精细重力场建模的现状和进展.在此基础上,本文从数据更新、高频重力场建模的误差改正问题、计算效率以及球谐分析的级数发散问题等方面系统总结了基于精细数字高程模型(DEM)的月球重力场建模中存在的关键理论问题和技术挑战,并探讨了下一步亟需开展的研究工作,为月球和其他类地行星的重力场研究提供参考.

基于数字高程模型的民航甚高频地空通信信号覆盖仿真

为解决起伏地形下民航甚高频(very high frequency,VHF)地空通信信号覆盖范围计算精度低、冗余度大、数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据获取缺乏自动性及信号覆盖图可视性差等问题,采用最大遮蔽角截止法等进行仿真研究。首先,考虑计算覆盖范围存在误差,提出利用反距离加权(inverse distance weight,IDW)插值法提高地形辨识度并在计算覆盖范围时考虑大气损耗;其次,为解决DEM数据获取缺乏自动性,利用MATLAB编码自动提取;再次,考虑遮蔽角计算存在冗余,采用“最大遮蔽角截止法”降低计算量;最后,为使覆盖范围直观可视,绘制二维及三维的覆盖显示图。结果表明,这些方法使遮蔽角计算量相较改进前降低了约64.60%,信号覆盖精度相较改进前提高了约3.315%。改进的覆盖仿真程序可以为VHF地面通信台站选址及飞行航线规划提供有效支撑。

“数字高程模型”课程教学改革探索与实践

随着地理信息技术的飞速发展,“数字高程模型”已成为现代地学研究与应用的重要基础。作为GIS中描述地形要素特征的核心数据模型,DEM在地形分析、水文模拟、土地利用规划等诸多领域发挥着重要作用。然而,目前高校“数字高程模型”课程的教学仍然存在内容陈旧、方法单一等问题,难以满足日新月异的技术进步以及创新创业的需求。为了培养适应新时代发展的地理信息科学人才,深化“数字高程模型”课程教学改革势在必行。因此,文章立足教学实际,深入探索面向创新创业的“数字高程模型”课程教学创新路径,以期为地理信息科学教育的发展贡献绵薄之力。

基于数字高程模型数据分析迪庆州松林空间分布特征

通过选取迪庆州内旗舰树种云杉、冷杉和高山松3种主要森林类型为研究对象,利用DEM数据生成海拔、坡度、坡向等地形因子,并结合2017年调查完成的迪庆州森林资源二类调查数据成果,分析研究全州3种松林的空间分布特征。结果显示,迪庆州云杉主要分布于海拔2801~4000 m的缓坡、斜坡和陡坡区域;冷杉主要分布于海拔3201~4400 m的缓坡、斜坡和陡坡区域;高山松主要分布于海拔2801~4000 m的缓坡、斜坡和陡坡区域。

利用全球开源数字高程模型的高程误差预测数据集

数字高程模型(DEM)校正一直是遥感地学研究中的重要内容,近年来蓬勃发展的机器学习新方法为DEM高程误差校正提供了新的解决途径。由于机器学习等人工智能方法依赖大量的训练数据,考虑到目前缺少大区域公开的、统一的、大规模和规范化多源DEM高程误差预测数据集,针对数据集缺失的问题,该文公开了多源DEM高程误差预测数据集(DEEP-Dataset)。该数据集包括4个子数据集,分别基于中国广东省研究区域的数字高程测量的TerraSAR-X附加组件(TanDEM-X)DEM和先进陆地观测卫星世界3D-30米(AW3D30)DEM以及澳大利亚北领地研究区域的航天飞机雷达地形测绘任务(SRTM)DEM和先进星载热发射和反射辐射计全球数字高程模型(ASTER)DEM构成。其中,广东省研究区域的样本数量约为40000,北领地研究区域的样本数约量为1600000。数据集中的每个样本均由10个特征组成,涵盖了地理空间、地物种类以及地表形态等特征信息。通过设置机器学习模型测试、DEM校正以及特征重要性评估等对比实验,验证了DEEP-Dataset在实际模型训练和DEM校正中的有效性,也证明了该数据集的合理性和丰富性。

基于无人机数字高程模型的灌区渠道测量研究

深入探讨了基于无人机数字高程模型的灌区渠道测量方法。无人机通过自主飞行、避障等功能,配合传感器捕捉地面目标信息,实现了灌区渠道的精确测量。同时,高程数据处理在灌溉渠道测量中发挥着重要作用,包括平滑算法、插值算法以及DEM构建等方法,为灌溉管理提供了重要依据。以松古灌区为例,采用自主研发无人机进行了详细的测量研究,成功获取了高清图像数据,并经过软件处理得到高分辨率的图像。这些图像为灌区的引水能力和运行效率提供了重要依据,为后续的数据分析和处理提供了极大的便利。

基于改进数字高程模型的架空线路杆塔基础土方量计算方法研究

架空输电线路建设工程中,杆塔基础土方量计算影响着工程经济效益和施工工期,因此,需要选取合适的土方量计算方法。本文中首先分析了断面法、方格网法、等高线法和数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)法4种方法,并采用花授粉算法(FlowerPollinationAlgorithm,FPA)对传统DEM方法进行改进。将5种不同的方法运用到实际案例中比较不同方法的适应地形及计算精度。结果表明,改进后的DEM法可以获得X、Y、Z轴上的最优分割网格数量,适用地形范围最广、计算精度最高,计算速度相较于传统DEM法也有提高。

我国全面建成新一代数字高程模型

在地形级实景三维建设方面,我国全面建成覆盖全国陆地国土的10米格网新一代数字高程模型,完成了东部和西部重点区域约600万平方千米优于5米格网地形的三维模型建设;建成了11版覆盖全国陆地国土2米分辨率、2版覆盖重点区域优于1米分辨率的影像数据,实现影像成果由不定期获取向按季度采集和提供的跨越;完成了黄河流域约40万平方千米基础地理实体数据建设。在城市级实景三维建设方面,已有26个省(区、市)的264个城市开展了约5.52万平方千米城市三维模型建设,在数字化转型和智慧城市建设中发挥了重要作用。

基于无人机数字高程模型的灌区渠道测量研究

基于无人机数字高程模型的渠道测量可以实现对渠道形态、病害等要素的快速有效提取,大幅提升渠道监测维护的效率。本文详细阐述了无人机数字高程模型的原理、构建方法,并系统阐释了模型在渠道测量中的应用,包括渠道几何参数提取、横纵断面测量、变形监测等方面。研究结果表明,无人机数字高程模型可以准确获取渠道形态信息,实现对渠道的精确测量,有效检测病害变形,为渠道运行状态评估提供科学依据。

利用无人机雷达点云的数字高程模型构建研究

数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)作为基础地理信息数据在水利工程中应用越来越广泛,无人机激光雷达凭借其高密度、高精度、全天候三维数据获取优势日渐成为构建高质量DEM的数据源。此文以某丘陵地区LIDAR点云为研究对象,讨论了点云滤波、DEM构建等关键技术,并利用实测数据对DEM成果进行了精度评定。结果表明,利用该方法可快速高效构建DEM高程模型,在误差满足规范要求前提下,模型具有高保真性,对快速获取高精度DEM数据具有一定借鉴意义。

基于数字高程模型的三维公路选线设计研究

公路设计过程中选线设计尤为重要,利用数字高程模型可以对地形进行充分的掌握与构建,并经过道路矢量化方式实现公路选线的三维模型建设,有助于判断选线方案的优劣。基于此,本文在对数字高程模型的建立方法与技术进行总结的基础上利用实际工程案例制作了数字高程模型,并分别对几种选线模式的结果进行了仿真计算,分析各种选线方案并进行选择,希望能够为公路选线设计提供必要思路与参考。

基于数字高程模型的淤地坝地区河网提取方法

淤地坝作为黄土高原水土流失严重地区重要而独特的治沟工程,具有滞洪、拦淤、蓄水等作用,但在该地区利用数字高程模型(DEM)进行流域水系分析时,提取的河网会受淤地坝的干扰出现河网偏移、错位问题。本文提出一种通过对淤地坝进行检测并修正DEM的自动化方法来实现河网的有效提取。该方法先利用区域生长和形态学算法提取河道中心线,以缩小淤地坝检测范围,再基于改进的直线段检测(LSD)算法以及角度滤波确定淤地坝候选轮廓直线,然后构建十字模型定位淤地坝,最后对淤地坝所在栅格高程进行修正以提取河网。该方法在黄土高原两个典型样区中检测淤地坝的F1值分别为86.67%和86.95%,相比于仅使用填充、裂开的两种河网提取方法,本文方法能有效解决河网偏移问题。结果表明,本文方法提取的河网结果更符合真实地形,可为黄土高原淤地坝地区的流域数字地形分析技术提供有益补充与支持。

基于资源三号卫星的境外数字高程模型生产

基于“数字湄公河地理空间框架建设示范项目”,本项目选取老挝万象市作为试验区域,利用国产卫星资源三号影像数据,开展境外1∶50 000比例尺数字高程模型生产试验,并进行实地精度检验,为未来我国开展全球1∶50 000比例尺3D数据生产提供有益的借鉴。

基于数字高程模型高程快速迭代的航拍图像目标定位方法

在大倾角航空相机对地面目标定位过程中,借助数字高程模型(DEM)可有效解决地球椭球模型定位存在的大地高误差影响。为获取地面坐标的准确信息特别是高程信息,首先,根据载机的位置姿态信息以及航空相机的框架角等信息利用齐次坐标变换求解出成像系统视轴在地理坐标系下的指向,再利用数字高程模型确定目标点的坐标。针对成像过程中目标点高程计算繁琐、容易不迭代等问题,提出了一种对目标高程值进行快速迭代的方法。通过对目标区域高程进行折半查找处理,计算该处视轴光线高程与地面高程差值。继续计算该高程差中值并继续迭代,直到小于一定阈值。最后使用蒙特卡洛分析法对整个成像过程存在的误差项进行分析。实验结果表明:采用快速迭代法进行计算,当收敛阈值为十分之一DEM网格精度时,迭代效率提升45.5%,收敛速度大大提高;且通过数字高程模型计算,在飞行高度为15409 m,相机框架角大于74°时,对于山地区域目标的圆概率误差小于200 m,可以满足实际工程需要。

基于高分七号卫星影像数据源生产数字高程模型技术路线探究

数字高程模型作为实景三维中国建设成果的重要组成部分,具有可量、可测、可算的特性,能进行违建范围与面积精准量算、土石方测算、工作量统计等,是自然资源督察执法的分析面板,其具有能推演、能分析的服务功能,可为空间规划编制与研究、方案推演与选择、科学论证与评估等提供科学决策依据,是协同空间规划的推演平台,研究基于高分七号卫星影像数据源生产数字高程模型技术路线可为数字高程模型的制作提供更多途径选择,从而更好地助力实景三维中国建设项目的推进。

基于激光雷达数字高程模型的重力勘探地形改正方法

目前基于激光雷达(LiDAR)数据分析陆地重力近区、中区地形改正方法及其影响因素的文献较少。以往有关地形改正方法的精度评价都是基于某一个数学模型的假设条件,只能讨论高程测量误差对地形改正的影响,不能分析由扇形锥、扇形柱等数学模型产生的误差。为此,采用美国地调局三维高程计划(3DEP)的1 m×1 m间距LiDAR高程数据,选择12个数据区作为研究对象,以直棱柱模型重力解析式计算结果为地形改正参考值,从统计角度对比以往近区和中区地形改正数学模型与计算方法的精度——主要创新点;在此基础上,分析不同计算方法、不同地形网格间距的差异,并且对比不同方法的计算效率。结果表明:①近区地形改正范围与计算模型是影响近区地形改正计算的主要因素。混合模型方案可有效降低计算误差,当近区地形改正半径为20 m时,采用方案Ⅴ可以保证K区以外的11个区的平均相对误差小于20%;当近区地形改正半径为50 m时,采用方案Ⅶ可以将全区的平均相对误差控制在13%以内,是计算精度最高的方案。②地形起伏较平缓的丘陵(K区)的差异最大值与中山(J区)相当;在复杂地表的露天铜矿(L区),7种计算方案的差异最大值处于相同量级。③补角地形改正的修正公式不适用于丘陵,区域重力调查规范中的内接口补角地形改正的简化公式的适用性更强。④影响中区地形改正计算结果的因素包括高程数据网格间距、中区地形改正范围和计算方法,其中网格间距是主要因素。⑤综合计算精度和计算时间两个因素,质量线模型法为中区地形改正的首选计算方法。

基于ICESat-2卫星测高的南极冰盖1 km数字高程模型

冰盖的数字高程模型(digital elevation model,DEM)是对冰盖形状的刻画,是研究南极冰盖必不可少的基础数据[1]。然而,受气候变化影响,西南极冰盖发生了剧烈的消融,冰盖的DEM也随之不断地变化。Ice,Cloud and land Elevation Satellite-2(ICESat-2)是美国国家宇航局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)于2018年发射的最新一代激光测高卫星,星上搭载的先进地形激光测高系统(Advanced Topographic Laser Altimeter System,ATLAS)对南极冰盖表面进行了高密度的精确观测。本文利用这一观测数据,使用最小二乘拟合法制作了1 km×1 km网格的南极冰盖DEM。使用NASA冰桥(IceBridge)计划采集的机载激光雷达测高数据评估发现,随着冰盖表面坡度的降低,该DEM的精确度逐渐提高。整体来看,该ICESat-2 DEM与IceBridge高程数据的差值的中位数、均方根和十分位距分别为–0.45 m,17.51 m和17.93 m。在不同坡度范围内,该ICESat-2 DEM的精确度均优于前人基于ICESat-2数据所得到的南极冰盖的DEM。

基于数字高程模型的重力中区地形改正

笔者分析区域重力调查中区地形改正计算精度的主要因素,基于高精度1 m×1 m数字高程模型(DEM)数据,分析不同的网格间距所产生的绝对误差,计算结果表明在高山地区至少要采用20 m×20 m以及更高精度的数字高程模型,才能满足区域重力调查规范的中区地改误差要求。

复杂条带状沟谷地形点云抽稀与内插算法对数字高程模型构建的精度影响

针对点云数据构建数字高程模型(DEM)的精度受点云抽稀和内插算法等因素影响的问题,设计不同点云抽稀方法和不同内插算法对DEM构建精度影响的两组试验,寻求适用于复杂条带状泥石流沟谷地形构建DEM的组合方法.利用空间抽稀、体素分割抽稀、随机抽稀3种方法以96%的抽稀率对原始点云数据进行抽稀,得到的抽稀结果再分别应用自然邻点插值法、反距离权重法(IDW)、克里金法、样条函数法4种内插算法进行内插,共构建出12种组合生成DEM的方法,对每种组合方法构建的DEM进行高程和坡度精度评价分析.结果表明,针对泥石流沟谷地形空间抽稀条件下利用IDW进行DEM内插的结果最为可靠,拟合优越度为0.999540,平均误差为0.7462 m,中误差为1.2629 m.