ArcGIS软件在地形分析中的应用

以铜仁市滨江旅游大道为例,介绍利用ArcGIS软件生成TIN的方法。应用结果表明,该方法可以高效地利用现有的纸质地形图和矢量地形图等生成坡度图、坡向图,对地形分析进行量化和分析,并为城市规划、国土整治等行业提供数据依据。该方法不需要投入大量的设备,成本低,速度快,值得大力推广使用。     

基于ArcGIS计算水库库容的方法研究

针对某水库的水下地形图测量数据,利用ArcGIS空间分析模块构建TIN,对TIN做Area and Volume运算,以获得水库库容,计算结果与其它库容计算软件非常接近,可用于水库库容的计算。此法对于水库库容的计算具有重要的使用价值。     

基于拓扑关系的TIN生成算法中的边扩展算法

描述了TIN的点、边、三角形之间的拓扑数据结构 ,并阐述了在TIN的生成过程中 ,利用这种拓扑关系进行边的扩展、新形成的三角形有效性判断 ,实验结果表明 ,采用这种拓扑结构的TIN算法比常规的边扩展TIN生成算法在算法复杂度上大为简化 ,提高了TIN生成的速度和效率     

3维建模技术及其在铁路勘察设计中的应用

介绍了在铁路勘察设计过程中几种常用的获取3维模型数据的手段,以及在 ArcGIS 软件TIN 模块中2种不同存储方式的优缺点和适用范围,并探讨了在铁路勘察设计中应用3维模型的方法。     

北京市数字高程模型(DEM)的研究与建立

北京市1∶1万数字高程模型(DEM)数据覆盖全北京市范围,共计927幅,利用原有1∶1万地形图,使用扫描矢量化、高程点加密等方法在ARC/INFO的TIN模块中建立三角网,生成GRID格式数据,通过ArcSDE存储在Oracle数据库中。本文对DEM的生产方法和产品模式的确立进行了讨论,重点对产品精度进行了测试与分析。     

CAD数据向GIS数据转换的方法比较

针对传统的CAD地形图数据向ArcGIS数据转换的需求越来越高的现状,该文以某市的计算机辅助设计地形图为实例,讨论了ArcGIS工具模块、FME软件、C/S转换平台、编程这4种数据转换方法的优缺点和适用范围。利用这几种方法对计算机辅助设计地形图数据进行转换,并将转换结果进行对比分析。实验结果表明,基于FME软件的转换方法最为简便、可行,在一定的条件下转换的结果精度更高、更可靠。     

基于GIS的3维地质建模与可视化研究

提出一种基于GIS的简单、快速和直观的3维地质建模及可视化方法。利用ArcGIS的VBA语言编写钻孔数据提取程序生成钻孔3维模型;通过空间插值工具生成地层的TIN表面模型,并基于矢量化工具获取的断裂线生成断层的3维表面模型,从而组合成地质构造的结构模型。此外,利用C#语言基于SceneControl组件开发了3维地质可视化系统原型,并对构建的地质结构模型进行了展示。系列实验结果表明,该方法具有操作简单、可视化效果好和系统开发周期短的特点,在地学研究、工程应用和其他相关领域具有一定的推广应用价值。     

数字高程模型在矿区资源勘察中的应用研究

在研究数字测图技术的基础上,以阜新矿区为实例,阐述了如何在地形图的基础上用大型的地理信息系统平台ArcGIS软件生成DEM,以供矿区资源勘察决策使用。     

1:10000DEM生产工艺改进方法研究和应用

归纳了基于ArcGIS平台,利用地形图数据库生产1:10000DEM的工艺流程。并从以下两方面对DEM生产工艺流程进行改进:一、首次提出采用距离权法自动内插生成三维(3D)特征线,有效减少、甚至消除构TIN产生的"平台效应";二、针对生成的DEM数据,文中还提出一种大样本自动采样的精度评价方法,减少人工检查工作量。试验证明改进工艺流程能有效提高作业效率,改善DEM产品精度,使DEM产品更贴合实际地形,可用于DEM数据的快速生产。     

一种复杂轮廓线的真三维TIN算法

针对多层轮廓线三维重构问题，研究了真三维复杂轮廓线的空间分布特征，通过引入参考基准面概念，提出了一种顾及局部平展特性的真三维TIN生成算法。该方法在递增生成表面过程中，利用了加权最小三角化方法，动态建立参考基准面，将三角面片自身形态和局部邻接轮廓点的相对空间关系有机地结合起来，避免了面片的遮掩重叠和自相交，使得重建表面和原始表面的拓扑差异最小。选取三维地震量测的多层反射波剖面数据进行了实验，并对不同算法得到的实验结果进行了分析比较，得出实验结论：本文算法快速可靠，重建出来的三维表面过渡光滑、自然，更接近实际的表面形态。该方法对于石油、地质勘探三维地质构造形态辅助解译具有现实的应用意义。     

大钝角剖分与最小二乘法约束迭代算法优化TIN模型研究

TIN模型通过从不规则分布的数据点生成的连续三角面来逼近地形表面,就表达地形信息的角度而言,TIN模型的优点是它能以不同层次的分辨率来描述地形表面。但在相关软件对离散数据生成TIN模型时会出现边缘失真现象,特别是当一些离散数据出现凹区域时,凹区域地形逼近失真现象相当明显。而在这些凹区域大多生成的三角网以钝角三角形居多,本文对离散数据TIN模型生成DEM时存在凹区域地形逼近失真现象进行了研究。提出一种大钝角剖分与最小二乘法约束迭代算法优化TIN模型。首先对原始TIN模型中大于100°小于1800的钝角三角形进行遍历记录,然后利用最小二乘法约束迭代算法进行优化,通过此算法优化后的TIN模型生成DEM数据,分别从小区域面积稳定性与剖面拟合实际地形进行了试验与精度对比,试验显示这种算法是可行的。     

基于置乱-代换机制的TIN DEM信息伪装

重点地区的TIN DEM数据具有重要的保护价值。根据数据的组织方式,结合密码学中的经典理论,提出一种基于置乱-代换机制的TIN DEM信息伪装方法。首先在频率域上利用Tent混沌映射生成的混沌序列对原始数据进行置乱;然后再利用中国剩余定理将置乱结果在空间域上进行数值代换处理,得到最终的伪装数据,并讨论了信息还原的方法;实验分析表明该方法的伪装效果良好,安全性能较高,能够满足TIN DEM数据的信息伪装要求,保障其安全存储和传输。     

一种基于TIN的DEM表面C~1光滑插值模型

根据原始地形起伏变化的连续光滑性以及邻近数据点之间的相关性,研究了基于TIN的DEM表面光滑插值模型。首先,运用二元二次多项式曲面加权平均的办法,提出了一种基于TIN的具有C1光滑性的DEM表面插值模型;然后,利用数学曲面对模型的精度进行了评估,并对实际地形进行了插值表示。结果表明,提出的表面插值模型具有较好的精度和光滑效果。     

一种基于TIN的DEM表面C1光滑插值模型

根据原始地形起伏变化的连续光滑性以及邻近数据点之间的相关性,研究了基于TIN的DEM表面光滑插值模型.首先,运用二元二次多项式曲面加权平均的办法,提出了一种基于TIN的具有C1光滑性的DEM表面插值模型;然后,利用数学曲面对模型的精度进行了评估,并对实际地形进行了插值表示.结果表明,提出的表面插值模型具有较好的精度和光滑效果.     

一种基于分层约束的露天矿DEM构建方法

针对边坡的台阶状地形特征是露天矿地形表达的关键和难点问题,该文基于边坡台阶要素的空间关系建立边坡层次关系模型,采用一种逐层加入扩展点和约束线的方法生成扩展约束TIN模型,将某露天煤矿作为实验区,实现了露天矿DEM的动态建模。结果表明:提高了边坡坡面的层级可视化效果,保持了地形结构的完整性,实现了边坡实体单元的分层次表达,能够获得不同水平层次的DEM数据。基于边坡特征分析的分层约束方法为露天矿DEM的构建提供了一种思路,可为边坡监测、灾变分析和灾情预测等领域提供精确的地形数据。     

组合图像模拟和精配准的星载SAR图像正射校正

本文给出了一种采用DEM模拟出的影像和星载合成孔径雷达(SAR)精配准策略的正射校正方法。首先根据DEM数据采用距离-多普勒模型和经验公式模拟出SAR图像,然后分别采用Harris算子和互信息匹配的方法提取模拟图像和实际SAR图像上的同名特征点,并根据这些特征点构建的不规则三角网(TIN)实现模拟SAR图像和实际SAR图像的精确配准。最后将星载SAR图像通过实际图像和模拟图像的精确配准关系以及模拟图像和DEM数据之间的对应关系校正到DEM所在的地理坐标中,实现SAR图像的正射校正。     

一种从LIDAR数据提取城区DTM的方法

由机载激光扫描系统获取的点云数据,可以直接生成扫描区域的数字表面模型,但要想提取数字地面模型还须对点云数据进行分类处理。提出了一种获取数字地面模型的方法,其主要思路是利用原始的激光数据构建二维三角网,从而构建数字表面模型。通过分析数字表面模型的坡度进行初始的分割,剔出坡度较大的三角形。经过初步的分割之后,通过连通区域分析来获取每个分割区域的特征,提取出裸露地表高程,从而由点云数据构建出数字地面模型。     

Generalization of DEM for terrain analysis using a compound method

This paper reports an investigation into the generalization of a grid-based digital elevation model (DEM) for the purpose of terrain analysis. The focus is on the method of restructuring the grid-based surface elevation data to form a triangulated irregular network (TIN) that is optimized to keep the important terrain features and slope morphology with the minimum number of sample points. The critical points of the terrain surface are extracted from the DEM based on their significance, measured not only by their local relief, but also by their importance in identifying inherent geomorphological and drainage features in the DEM. A compound method is proposed by integrating the traditional point-additive and feature-point methods to construct a drainage-constrained TIN. The outcome is then compared with those derived from other selected methods including filtering, point-additive or feature-point algorithms. The results show that the compound approach is capable of taking advantage of both point-additive and feature-point algorithms to maximally keep the terrain features and to maintain RMSE at an acceptable level, while reducing the elevation data points by over 99%. The analytical result also shows that the proposed method outperforms the compared methods with better control in retaining drainage features at the same level of RMSE.     

Improving a digital elevation model by reducing source data errors and optimising interpolation algorithm parameters: An example in the Loess Plateau,China

A hydrologically correct digital elevation model (DEM) forms a basis for realistic environmental modelling, especially in complex terrain. We have performed a study in the Coarse Sandy Hilly Catchments (CSHC) of the Loess Plateau, China, which demonstrates pragmatic, yet effective methods for improving the quality of the DEM by: (1) identifying and correcting source topographic data errors and (2) optimising ANUDEM algorithm parameters. Improvement in the DEM based on fixing over 1100 errors in the input topographic data, and optimising key ANUDEM parameters was assessed using higher accuracy independent validation of 32 contributing areas and 1474 spot heights, and by semi-quantitative analysis of DEM derivatives produced from ANUDEM and Triangular Irregular Network (TIN) algorithms. Improvement in the ANUDEM DEM over the original TIN DEM was shown where the percentage of the total absolute difference in contributing areas reduced from 10.43 to 3.51%, and the bias between the spot heights and DEM elevations reduced from 45 to 32 m. Large improvement in DEM quality was gained by using ANUDEM instead of TIN, with smaller improvement gained by fixing source data errors, and optimising ANUDEM parameters.     

基于数学形态学的TIN和GRID自动生成研究

在分析了数学形态学的基本原理的基础上,提出了一种基于数学形态变换自动生成Delaunay三角网(TIN)和规则格网(GRID)的数字高程模型的算法,这种算法将离散的地面点的图像集合进行骨架化并自动构成Thiessen多边形,然后,通过序贯条件形态变换,自动建立TIN和GRID.在建立Thiessen多边形的过程中,提出了用逐点生成数字圆盘的方法来保证变换过程的各向同性;在建立Delaunay三角网的过程中,提出了利用正交结构元素进行条件膨胀,从而保证了相邻点之间的正确位置关系.该方法能保持Thiessen多边形和Delaunay三角网的拓扑关系,因而能保证DEM 的高精度,而且具有数据结构简单、运算速度快的特点.最后,给出了试验结果并与有限元法的结果进行了比较.结果表明,这种方法用于建立DEM具有良好的应用前景.