DEM精度检查中等高线回放的量化方法

目前数字高程模型(DEM)精度检查中广泛采用等高线回放方法,以目视检查方式进行,定性为主。基于集合论引进了一种量化方法,即层次等高线差异栅格分析法,用于描述等高线回放的平面位置变形量。实验证明此方法不仅可视化效果好,其量化指标有助于定位DEM误差,包括粗差;也适合对不同DEM内插方法精度评定的对比分析。

一种由等高线构建DEM的新方法

基于HASM,提出了一种由等高线建立DEM的新方法HASM-OC。HASM-OC方法保证地形曲面的整体光滑性,保证DEM最大程度上忠实于原始等高线数据。实际等高线案例结果表明,HASM-OC方法与基于薄板样条原理的Hutchinson方法的DEM模拟结果及其回放的等高线差相比,前者比后者保留更多的地形特征信息,前者的回放等高线比后者回放等高线更忠实于原始数据。

等高线树构建及高保真DEM构建

研究正负地貌等高线(含未闭合等高线)的空间关系。首先将未闭合等高线分为完全开放等高线和贴边等高线,分别进行自动闭合处理。然后使用多边形叠加分析的方法判断闭合等高线之间的关系,构建等高线树。通过对等高线树结构的遍历,获取格网点高程值的上下界,将上下界输入到高精度曲面建模区域优化控制方法进行约束优化控制模拟,能保证模拟结果的回放等高线与原始等高线的最大距离不超过一个栅格的宽度。最后对高斯合成曲面和扫描矢量化等高线两个实例进行论证。

正六边形格网DEM下的等高线生成算法及质量评价

正六边形格网由于各向同性、邻接等效、拟合精度高等优点,被作为规则格网DEM数据结构的格网单元,已应用到流向分析、谷地线提取等数字地形分析中,但是其质量检测评价仍没有得到很好的研究,DEM的质量直接影响到后续数据分析结果以及相关决策的正确性与可靠性。使用常规的方法如检查点法、剖面法只能在局部评价DEM的误差情况,无法全面的评价DEM的质量。而等高线能够反映地形地貌的整体情况,因此等高线回放法通过分析回放等高线的质量,进而检测评价DEM的质量,是评价DEM质量的一种相对全面准确的方法。因此,本文将顶点高差标记法应用到六边形DEM格网结构中,为正六边形规则格网DEM提出了一种等高线生成算法,并对正六边形格网DEM的数据质量进行评价和分析。首先,本文利用生成等高线拓扑正确性、与原始等高线贴合度以及弯曲特征保持情况3个指标以评价六边形格网结构下的基于顶点高差标记法所追踪的等高线,其具有无自相交等拓扑错误、与原始等高线贴合度高、弯曲特征保持情况良好等特点,证明了该算法的可行性。此外,本文将该生成方法应用到不同规则格网DEM质量对比中,即基于顶点高差标记方法分别生成四边形DEM和六边形DEM的等高线,并基于上述3个指标对比六边形DEM和四边形DEM生成等高线的质量,从而进行六边形DEM和四边形DEM的质量差异比较,实验比较表明,在相同分辨率下,六边形DEM回放的等高线与原始等高线的贴合度更高,弯曲特征保持情况更好,并且随着分辨率的降低,其贴合度降低幅度较小,弯曲特征丧失较少,并未出现尖角化、形状过度变形等情况,因此六边形DEM的质量优于四边形DEM,并且随着分辨率降低,六边形DEM的精度折损程度更小。

全面定量评估DEM精度的缓冲区叠加法研究

抽样的定量评估与目视判读的定性评估是评估DEM精度的常用方法,这些评估方法与DEM的应用需求不相适应。基于空间自相关原理和等高线回放技术,提出了缓冲区叠加法,即对DEM区域的原始等高线与其回放等高线分别进行融合,按高程配对,相同高程等高线进行缓冲区叠加,计算其重叠面积比,并按原始等高线长度进行加权平均,建立评估指标,全面评估研究区DEM的精度。在试验区DEM精度评估中,整体和局部精度评估与等高线叠加目视判读效果接近,表明这是一种简单易行有效的DEM评估方法,该方法可以应用到多种方法生成的DEM精度的定量评估。

DEM保真精度定量化描述模型

等高线回放法是数字高程模型(DEM)精度评估的重要方法之一,可以用于检测地形的保真程度,但是现有定量评估指标属于相对保真精度的范畴,因此基于水系和地形的固有套合特性,提出了水系和地形套合隶属度函数,从两者的套合程度实现DEM保真精度的定量化描述。首先,根据线状要素位移准则、尺度准则、平均坡度准则、最大套合偏移量准则和目视效果准则,运用模糊数学方法建立水系和地形套合隶属度函数;然后,使用4个不同地貌类型实验区域的1∶5万地形图作为基础源数据,实验分析了DEM保真精度的评估。实验结果表明水系和地形套合隶属度函数不仅可以用于DEM保真精度的定量评估,而且可以用于DEM最佳分辨率的确定以及DEM尺度转换适宜范围的确定。