数字高程模型的生成与应用

摘要

数字地形模拟是针对地形地貌的一种数字建模过程，这种建模的结果通常就是一个数字高程模型，借助于这种数字地形的表达，现实世界的三维特征能够得到充分而真实的再现。近年来，由于地理信息系统的普及，DEM作为数字地形模拟的重要成果已经成为国家空间数据基础设施的基本内容之一，并被纳入数字化空间框架进行规模化生产。 基于规则格网的数字高程模型和基于不规则三角网的数字高程模型是目前数字高程模型的两种主要结构。规则格网数字高程模型用在水平方向和垂直方向上等间隔排列的地形点的高程来表示地形，格网点的平面坐标隐含在行列号中。由于规则格网数字高程模型在存储、管理和便于使用方面的优越性，使其成为广泛使用的一种数据结构，但缺点是不能准确地表示地形的结构，在格网大小固定的情况下，无法表示地形的细部。不规则三角网是按一定的规则将离散点连接成覆盖整个区域且互不重叠、结构最佳的三角形，实际上是建立离散点之间的空间关系。不规则三角网既可适应规则分布数据，又可适应不规则分布数据，同时还可以对其内插生成规则格网数据，它能较好的顾及地貌特征点、线，表示复杂地形表面。 从数字高程模型内插等高线一直是计算机地图制图的基本任务之一，也是数字高程模型最重要的应用之一。等高线能够真实的反映出地貌形态和地面高低起伏，它是地形图的重要元素之一。对于规则格网数据可以利用格网数据结构存储的格网结点信息按照一定的追踪规则直接追踪生成等高线。而实际生产中往往得到的是离散的数据点，因而一般是首先构建三角网，在此基础上实现等高线的自动追踪。本文研究了数字高程模型的生成及基于数字高程模型的等值线的自动追踪方法。主要内容包括：(1)数字高程模型数据的获取以及数字高程模型常用的数据结构；(2)三角网的构建方法以及拓扑关系的自动建立。(3)建立规则格网数字高程模型的各种数学模型，离散数据生成规则格网的方法实现。(4)基于规则格网和三角网的等值线追踪方法以及曲线光滑的常用算法。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1地理信息系统

1.2数字高程模型发展与现状

1.3本文的主要研究内容

第二章数字高程模型数据采集及数据结构

2.1数据的分布、密度与精度

2.2数字高程模型的原始数据获取

2.3数字高程模型数据采集新技术

2.4数字高程模型的数据结构

第三章不规则三角网的建立

3.1不规则三角网的概念及其建立

3.1.1不规则三角网的概念

3.1.2无约束散点域的三角剖分算法

3.2三角网生长算法程序实现

第四章规则格网数字高程模型的建立

4.1数字高程模型内插数学模型

4.1.1整体内插

4.1.2局部分块内插

4.1.3逐点内插

4.2内插方法程序实现

第五章应用数字高程模型生成等高线

5.1规则格网法等高线生成

5.1.1追踪生成原理

5.1.2规则格网等高线绘制方法程序实现

5.2不规则三角网法等高线自动追踪生成

5.3曲线光滑算法

第六章结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文