数字高程模型数据压缩技术及其在自动综合中的应用研究

摘要

随着地理信息系统、遥感、虚拟地理环境等技术的发展,数字高程模型得到了广泛的应用。但是其数据量较大,对存储和传输提出了很高的要求,数字高程模型的压缩也因此逐步成为研究的热点之一。不规则三角网(TIN)是数字高程模型的表现形式之一,它能表达空间上复杂的地形表面。目前TIN建立的算法相对成熟,但对TIN的数据压缩的研究还远远不够深入。因此,本文主要针对TIN的数据压缩进行研究。 由于地形图等高线是DEM的主要数据来源之一,所以本文提出首先要对原始数据源进行预处理,减少数据冗余,提高构建TIN的速度。 有关学者提出了DEM数据压缩地形描述误差(Ep)的概念,并提出一种以DEM地形压缩误差影响为选取资格的数据压缩方法。在此基础上,本论文对这种基于地形描述误差的TIN数据压缩方法进行了深入研究,并利用该方法对TIN数据进行压缩,得到了各阈值下的简化的地表网格模型。同时,还提出了DEM数据压缩评价指标,包括数值评价指标和可视化评价指标。利用这些指标可对生成的地形进行一定的数学定量和定性分析。 为了实践一些技术细节和进行数据实验,作者基于GIS功能组件--ArcGIS Engine,利用可视化开发语言C＃,开发了一个DEM数据压缩软件。实验表明：基于地形描述误差的TIN数据压缩方法是实用和可靠的,并能较好地顾及地形特征,为DEM数字综合提供了一种技术手段。 最后,作为DEM数据压缩技术在地貌自动综合中的应用,本文利用基于地形描述误差的TIN数据压缩方法先得到简化的TIN,然后生成等高线综合图。这种间接综合法的优点是综合后的等高线比较协调,也不会出现相交的现象。实例分析结果反过来也说明了这种TIN数据压缩方法的质量。 但由于地形的复杂性,论文同时指出该压缩方法不可能适应任何地形,论文也还有一些不够完善之处需要在以后的工作中加强研究。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1 DEM数据及其应用

1.1.1 DEM概念

1.1.2 DEM应用

1.2 DEM数据压缩简介

1.3 DEM数据压缩技术的研究现状

1.4本论文的研究目标及研究内容

1.4.1研究目标

1.4.2研究内容

1.5本章小结

第二章DEM表面建模

2.1 DEM表面建模的理论基础

2.1.1三维图形的绘制流程

2.1.2三维图形的空间坐标变换原理

2.2 DEM表面建模方法

2.2.1 DEM的三角网和格网表面建模方法

2.2.2 TIN不规则三角网的生成方法

2.3 DEM数据的误差与精度分析

2.3.1 DEM数据的误差来源

2.3.2 DEM的精度分析

2.4本章小结

第三章基于TIN模型的DEM数据压缩方法

3.1TIN源数据的预处理

3.1.1 Douglas-Peucker压缩算法

3.1.2改进的Douglas-Peucker压缩算法

3.1.3两种算法的实例对比

3.2 TIN数据压缩方法的分析比较

3.2.1TIN数据压缩的特点与要求

3.2.2TIN数据压缩处理的方法比较

3.3基于地形描述误差的TIN数据压缩算法

3.3.1压缩的基本原理

3.3.2地形描述误差Ep的概念及计算方法

3.3.3压缩算法描述

3.3.4阈值选取的依据

3.4TIN数据压缩评价指标的建立

3.4.1数值评价指标的相关定义

3.4.2地形压缩可视化评价指标的建立

3.5本章小结

第四章DEM数据压缩软件开发与压缩结果分析

4.1 DEM数据压缩软件开发

4.1.1软件的开发环境

4.1.2软件的功能设计

4.2各阈值下压缩结果分析与讨论

4.2.1数据压缩数值评价指标的分析

4.2.2地形压缩可视化评价指标的分析

4.2.3与空间夹角法的比较

4.3本章小结

第五章DEM压缩技术在地貌自动综合中的应用

5.1地貌综合简介

5.1.1地貌自动综合的重大意义

5.1.2地貌自动综合中面临的困难

5.2地貌的综合原则和现有方法分析

5.2.1地貌的综合原则

5.2.2地貌综合的现有方法分析

5.3基于TIN的地貌自动综合

5.3.1该方法的原理和过程

5.3.2实例分析

5.4本章小结

第六章结束语

6.1研究工作总结

6.2以后的工作

致谢

参考文献

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