等高线内插DEM算法的质量评价

以北方农牧交错带典型丘陵、山地及丘间盆地混合地带为研究区,利用国家测绘局提供的1∶5万地形图,比较ANUDEM方法与生成DEM常用的内插算法TIN、NNI、Kriging和IDW之间的精度。DEM质量评价采用数值精度指标验证,并辅以地形属性可视化分析、等高线分析和不同算法插值结果差异分析等,结果表明不同算法内插高程误差较大的区域主要分布在地形结构线附近;且ANUDEM方法生成的DEM精度较高,在其上提取的等高线与原始等高线吻合度高,能较好地反映研究区的真实地形。     

基于DEM的地理要素PRISM空间内插研究

利用PRISM模型基于DEM、站点数据和其它空间数据图层内插了气象要素,以便准确表达其空间分布特征。为了比较PRISM空间内插结果,采用GIS常用的Kriging内插、Spline内插等方法分别对降水和气温站点数据进行空间插补,并对内插结果进行精度分析、DEM空间分辨率的影响分析和各个权重因子的影响分析。分析表明,PRISM方法比其它内插方法能够更加精确地表达气象要素的空间分布,更适合于在地形复杂地区地表参数的空间内插。由于气象要素空间分布的复杂性,PRISM内插方法不能完全表达地表参数空间异质性。以后研究中,应在更小的站点影响单元内考虑更多因子利用PRISM方法进行气象要素的空间内插。     

稀疏观测数据的空间内插方法的分析与比较

依靠稀疏样本数据描述空间指标在地理空间上的连续分布是实践中常常遇到的问题,内插是解决问题的基本方法.以云南省为实验区,15年来6-8月的均温为空间描述指标,在90 m×90 m的分辨率水平上,分别应用不同方法进行内插处理,对内插结果进行了分析和比较.结果表明关联函数法内插效果最好,较好地体现了云南北低南高、西高东低的总体气温变化规律,同时又体现了河谷地带的干热特点.如果无法建立关系函数,则使用克里金插值效果较好,反距离内插法次之,趋势面分析和泰森多边形内插法效果最差.趋势面分析中的高阶多项式内插不优于低阶多项式.     

整根内插等高线追踪算法优化研究

在传统等高线追踪算法基础上,从计算机地图制图角度出发,对基于整根内插的等高线追踪方法进行了改进;提出固定遍历方向值和左上角点统筹思想,优化格网单元遍历原则、等高线方向一致性处理;提出交点符号法,对等高线走向二义性问题进行了优化。使用C++语言在VC++6.0开发环境中实现了上述算法,实验结果与算法分析表明,该算法能有效简化等高线追踪算法的复杂度。     

丘陵地貌区高程内插适宜方法选择——以长春净月潭为例

对不同的地貌区进行空间内插时选择的适宜方法不同,以典型丘陵地貌区长春市净月潭地区的高程为研究对象,用ArcGIS 9.2分别作反距离权重法、最近邻点法、趋势面分析和克里金法做高程内插。应用交叉检验方法对其内插的精度作出分析,检验其科学性和可靠性,得出反距离权重法、最近邻点法、趋势面法、样条函数法和克里金法高程内插的不同精度,并对各种方法的适用性进行讨论。结果表明最近邻点法精度最高,以下依次为普通克里金插值法、样条函数、反距离权重法、趋势面法。为类似于净月潭地区的丘陵地貌区高程内插提供选择参考。     

基于DEM的中国陆地多年平均温度插值方法

以1961~2000年全国726个气象站点旬平均温度为基础数据,在分析了多年月平均温度和年平均温度的空间分布与经度、纬度、高度的内在关系后,提出了一种基于DEM和智能搜索距离的温度空间插值方法(SSI),并与反距离平方(IDS) 等传统方法进行了对比。交叉验证结果表明:1) 传统的IDS方法最优结果的MAE范围是1.44 oC~1.63 oC,平均1.510C;而SSI温度插值方法的平均绝对误差为0.53 oC~0.92 oC,平均值0.69 oC,精度超过IDS等方法一倍以上。2) 随着距离的增大,站点间温度的相关性逐渐降低,会降低估算精度;小于一定的搜索半径,被估算点周围的相邻站点的数目逐渐减少,同样会降低插值的精度,因而对中国陆地部分温度插值而言,最优的空间插值搜索半径介于150~250 km之间。最后,结合DEM数据,生成了0.1o ×0.1o中国陆地区域多年月平均和年平均温度栅格图像数据集,该结果表明:利用SSI方法不仅可以生成高精度、高空间分辨率的网格温度结果,而且其插值结果能客观细致的反映温度随经度、纬度和高度梯度变化的地带性特征。     

基于空间索引的规则格网DTM内插算法研究

从离散点内插规则格网数字地形模型(DTM)方法的关键是如何提高待插点周围数据的搜索效率。该文针对离散点的空间分布特性,给出了基于网格分块和KD-Tree两种空间索引技术的规则格网内插方法。实验表明,这两种索引方法能显著提高搜索速度,算法内插效率较高。最后,在算法效率分析的基础上,对两种索引方法所适应的条件进行了讨论。     

面向DEM地形复杂度分析的分形方法研究

在基于栅格DEM数据的基础上,应用分形几何学方法,采用元分维模型理论,提出一种描述DEM地形复杂度的分形分析方法,并得出分析指标———地形分维指数(TFI)。实验证明,该指标可以有效描述栅格DEM数据反映的地形变化特征,分析窗口由小到大的规律性变化反映出地貌从微观到宏观的变化情况,因此其既可以作为对栅格DEM所描述地形进行评价的坡面因子,又可以作为基于DEM的地貌类型区自动划分的参照依据。     

DEM上大规模空间遮挡判断方法研究

利用1：5万DEM数据,针对起伏较大的山地地形,提出基于高效空间搜索算法的日照时数计算方法。这种空间搜索算法是根据太阳位置将DEM分割成一系列平行条带,使得在某时刻可能互相遮挡的栅格都集中在一个条带内,从而缩小判断遮挡关系的遮挡范围,提高算法的效率和质量,并结合桐庐县气象站气象记录作相关分析。结果表明,模拟值和地面实测值的相关性较高,该方法能够比较精确地计算中低纬度地区复杂地形的日照时数。     

基于DEM的山区遥感图像地形校正方法

基于地表反射为各向异性的假定,可以将遥感图像的地形校正分为光照和反射率校正两部分。基于6S大气校正模型和数字高程模型(DEM)对山区遥感图像进行光照和反射率校正,通过消除遥感图像中大气和地形的影响,反演得到地表反射率。通过对江西兴国县TM图像的实验,实现了对山区遥感图像的地形校正。对模型中的大气参数进行了敏感性分析,发现大气参数的误差对地表反射率的反演精度影响较小。     

基于多层紧支撑径向基函数的DEM插值方法

采用多层紧支撑径向基函数对离散数据内插生成DEM。首先对采样数据进行预处理,在原始数据上删除最小距离点对上的点,每次删除后将剩下的数据点存储并作为下一次删除操作的数据源,重复删除操作至点数为给定的初值;然后在已存储的数据集中选取均匀度较大的m个子集作为插值的数据源,分别进行紧支撑径向基函数插值,将上一层的误差作为下一层的插值属性值,求解插值矩阵系数。将规则格网点作为插值点通过插值矩阵内插生成DEM,并且与各种径向基函数插值方法进行比较。实验分析表明,基于多层紧支撑径向基函数的DEM具有较高的插值精度,可作为一种DEM插值方法。     

基于DEM聚焦分析的旬平均气温与地面高程的相关性定量研究

在ArcGIS支持下,基于数字高程模型(DEM),采用聚焦分析和相关分析方法,对1997-2006年黑龙江省旬平均气温与地面高程的相关性进行定量分析.结果表明,旬平均气温与高程有较高的相关性,与高程值value及50 km左右邻域内高程均值mean的函数相关系数较大,但各旬内的相关程度不同.作物生长期各旬平均气温与地面高程的相关系数较大,最大相关系数在-0.4889～-0.8209,平均为-0.6905.这对农业气候资源研究中旬平均气温精确插值具有重要意义.     

基于MODIS数据和气象观测数据的气温空间插值方法比较

本文以福建省福州市为研究区域,利用MODIS影像数据反演福州市地表温度;同时利用相同时间的福州市及其周边的32个气象站日平均气温数据,结合数字高程模型（DEM）中提取出的地形因子,研究温度与经度、纬度、海拔高度等的相关关系,提出了福州市地形因子与气温相关模型,利用该模型插值得到福州市的地表温度;再利用气温垂直递减规律进行插值得到地表温度。对比3种结果可知,对于气象数据容易获得,气象站点较多且均匀分布在研究区时,利用气象数据插值地表温度较快,但计算结果比实际值略高;对于气象数据不易获得或站点较少时,可以用影像数据来反演地表温度,其精度受提取参数的精度的制约,在参数使用正确情况下比插值方法反演精度高。     

梅江河流域年均降雨量空间插值方法研究

分析了降雨空间分布的影响要素及降雨空间插值的主要方法,并在此基础上,利用地理信息系统(GIS)的空间分析功能,综合考虑高程、坡度、坡向等影响降雨空间分布的多种要素,应用协克里金方法,探讨流域降雨量的空间插值问题及其应用,并与反距离权重法、克里金方法等单要素方法进行了降雨空间插值的效果比较.结果表明:应用协克里金方法,在综合考虑高程、坡度、坡向等影响要素的条件下,对降雨进行空间插值,其结果具有比较好的精度.     

梅江河流域年均降雨量空间插值方法研究

分析了降雨空间分布的影响要素及降雨空间插值的主要方法,并在此基础上,利用地理信息系统(GIS)的空间分析功能,综合考虑高程、坡度、坡向等影响降雨空间分布的多种要素,应用协克里金方法,探讨流域降雨量的空间插值问题及其应用,并与反距离权重法、克里金方法等单要素方法进行了降雨空间插值的效果比较.结果表明:应用协克里金方法,在综合考虑高程、坡度、坡向等影响要素的条件下,对降雨进行空间插值,其结果具有比较好的精度.     

一种基于TIN的DEM表面插值模型

针对目前基于TIN的DEM存在的表面模型单一、表面不光滑、达不到更高的精度等问题,该文利用二元泰勒公式、顶点法向量、插值函数等,提出一种基于TIN的DEM表面插值模型,并利用数学曲面评估模型精度。结果表明,该模型具有较好的光滑效果和精度,扩展了基于TIN的DEM表达方式,为DEM的应用提供了更多的选择。     

面插值的研究进展

空间插值从广义上讲包括点插值和面插值 ,本文从有无辅助数据的角度介绍了还不为多数人熟知的面插值 ,在无辅助数据的方法中介绍了基于点的面插值法、面域比重插值法、使用控制区的面域比重法、Pycnophylactic面插值法等的算法和特点 ,在有辅助数据的方法中介绍了 EM算法和遥感作为辅助数据的面插值法 ,并介绍了面插值中的特例 -统计数据的空间化方法。     

基于DEM的对称13点局部窗口坡度算法分析

局部曲面拟合法是基于DEM的计算坡度的常用方法之一,采用不同的拟合曲面和局部移动窗口将得到不同精度的计算模型,探索不同的局部窗口类型可以丰富局部曲面拟合法在数字地形分析中的应用。本文考虑不同距离临近点的高程信息,基于3×3局部窗口提出了一种由两种不同倍率、与主轴(x轴、y轴)呈45°夹角的格网点构成的新窗口——对称13点局部窗口,推导了三阶曲面拟合该窗口的坡度计算公式,并利用典型数学曲面对该模型的计算精度进行了分析。研究分析认为,相对于现有的坡度计算模型,三阶曲面拟合对称13点窗口模型能显著地提高坡度计算精度,但对误差的平滑能力较差,适用于高精度DEM。本文的研究扩展了曲面拟合法在数字地形分析中的应用。     

基于站点观测数据的气温空间化方法评述

基于统计学的插值方法是地理学、生态学领域研究气温空间化的主要方法之一,对获取精细化气温数据进行生态模拟具有重要意义。结合国内外气温空间插值的主要研究成果,对常用气温空间化方法进行了归纳、对比,探讨各种方法的适用性和不足之处,从而为涉及气温空间化的具体研究提供一定的参考,并探讨了各类方法优化的方向。不同方法的对比分析结果表明:各种气温空间化方法各有所长,在具体的应用中都取得过较好的效果,但并不存在普适性的方法,在实际应用时必须针对研究区域具体的地理特征进行方法适用性验证或对各类方法中的具体参数进行改进,才能实现区域气温的空间最优化模拟。根据气温场的物理分布特征,结合GIS技术,考虑地形等更多的相关因子以提高气温分布微观细节的模拟精度是未来重要的发展趋势。