（毕业论文）基于移动曲面拟合的dem粗差探测算法

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1、基于移动曲面拟合的DEM粗差探测算法摘要:数字高程模型作为地理信息系统的主要数据来源，它的数据质量问题成为人们关注的焦点。对于任何一个DEM项目，精度都是最重要的因素。粗差的存在会造成数字高程模型(DEM)空间上的严重扭曲，有时能导致DEM及其产品严重失真，甚至完全不能使用。本文在对现有的粗差探测算法分析的基础上,提出了基于移动曲面拟合的DEM粗差探测算法，编辑相应的程序来处理DEM数据，并采用实测的若干数据DEM数据对该算法进行检验，试验结果证实，该算法对DEM粗差的探测有效实用，证明该算法的可行性。关键词:移动曲面拟合；数字高程模型

2、；粗差检测1绪论1.1DEM的研究现状数字高程模型(DigitalElevationModel),简称DEM。它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，是数字地形模型(DigitalTerrainModel,简称DTM)的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是零阶单纯的单项数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生［1］。1.1.1地形的表达早期由于测量知识的缺

3、乏，对地形表面形态的描述主要采用象形绘图方法进行，例如山体用岩石堆符号表达，山体范围用一系列的“鱼鳞”符号或类似的锥形符号。十七世纪以后，人们逐步意识到地面起伏变化对气温、植被、环境等的深刻影响，先后出现了透视写景图、晕潘法、斜视区域阁、地貌写景图、地貌形态图、地貌单元图等。十八世纪，测绘技术的发展使高程数据和平面位置数据的获取成为现实，对地形的表达也由写景式的定性表达逐步过渡到以等高线为主的量化表达。在等高线地形图上，地形起伏、地物等的描述不再是象形符号、色彩或明暗的变化，而是正交地投影在水平面上，相邻高程相等的点连接而成的闭合曲线表

4、示地形起伏特征和形态结构，线划符号表示按比例缩小的地物。与各种线划图形相比，用影像记录景观现象无疑具存更大的优点，如地形特征表达细节丰富、直观逼真、图形获取快速等，因此摄影技术一经出现就被广泛的用来记录丰富多彩、千姿百态的自然景观现象。航空摄影测量技术的出现，使得影像数据获取在周期、覆盖面、应用范围等方面大幅度提高。1.1.2数字地形的表达二十世纪六十年代以后，空间技术、通讯技术等的迅速发展，在航空摄影测量、航空地质探矿、航空像片判读应用发展的基础上诞生了遥感科学技术。伴随着70年代美国地球资源卫星(LandSat)的升空，摄影测量从航

5、空发展到航天，遥感技术获得极为广泛的应用。1958年Miller教授对计算机和摄影测量技术的结合在计算机辅助道路设计方面进行了试验，量取了设计道路两侧大量的地形点三位空间坐标，由计算机取代人进行土方计算、方案比选等，成功地解决了道路工程计算机辅助设计问题。证明了用计算机进行地形表达的可行性、巨大应用潜力和经济效益。提出了Digitalterrainmodel一DTM，数字地面模型，随后在测绘、遥感、农林、土木工程、军事、地学分析等领域得到广泛深入地研宄。从此，地形表达从模拟时代走向数字时代。1.1.3DEM的主要研宄领域地形数据采样。建

6、立DEM的基础是地形高程数据，因此地形数据获取是数字高程模型的首要环节。地形数据的分布、密度和精度对数字高程模型的质量存着非常熏要的影响。数据采样策略、高精度快速数据采样技术等一直是DEM数据采样的主要研究议题之一。地形建模与内插。DEM是对地形表面的数字化表示，其建立过程实际上是一种数学建模过程，也就是说地形表面被一组相互组织在一起的地形采样点所表达，如果需要该数学表面上其它位置处的高程值，可应用一种内插方法来进行处理。高度逼真、多尺度地形建模技术和快速高效的内插算法是数字高程模型永恒的主题「21。数据组织与管理。DEM是按一定结构组

7、织在一起的地形数据，数据结构的好坏直接涉及DEM对地形的秉建精度。对于大规模的地形数据，需要通过数据库进行管理，数据库管理技术和空间索引技术是高效的数据查询、数据浏览、无缝漫游等的技术保证。地形分析与地学应用。DEM的应用主要包括两个部分，即基本应用和地学分析应用。基本应用主要是在DEM上实现等高线地形图上的地形分析功能，如高程内插、坡度坡向计算、土方计算、地形结构识别等；地学分析应用与具体学科相联系，主要研究基于DEM的地学模型、地学过程模拟等内容［3］。DEM可视化。实现以多种方式如等高线、晕渲图、线框透视、动画等在不同层面上对地形

8、进行表达、观察和浏览。不确定性分析和表达。数字高程模型的精度对DEM的生产者和使用者都具右十分重要的意义。DEM精度研究包括DEM数据源精度、数据内插精度、数据模型精度、各种误差在DEM数据操作过程中的传播