数字地面模型的建立及应用.doc

第六章 数字地面模型的建立及应用
1. 摄影测量4D产品：DOM（数字正射影像图）、DEM（数字高程模型）、DRG（数字栅格地图）、DLG（数字线划地图）
※DTM与DEM的区别：DTM中除了包含X,Y,Z三维坐标外还包括地形属性特征。
2. DEM的三种表示形式
规则格网
不规则三角网
Grid--Tin混合网
优点：存储量小，便于数据处理和管理；
缺点：有时不能准确表示地形结构与细部，附加地形特征数据：地形特征点、山脊线、山谷线、断裂线。
优点：顾及地形特征点、线，表示复杂地形表面更精确。
缺点：数据量大、数据结构复杂，管理与使用复杂。

一般地区使用矩形网数据结构（根据地形采用不同密度的格网），沿地形特征附加三角网数据结构。

3. DEM数据采集方法
地面测量：利用全站仪在野外实测
现有地图的数字化
空间传感器
数字摄影测量的DEM采集方式
4. DEM数据预处理
a. 数据的编辑：发现错误、进行补测；
b. 数据格式的变换
c. 坐标系统的转换
d. 栅格数据矢量化
e. 数据分块：
原因：由于采集方式不同，数据点在计算机内排列的顺序不同
方法：先将区域划分为等间隔的格网（比DEM格网大），然后将格网按行列号顺序排列。
6.DEM的内插的特点
1)整个地球表面的起伏形态不可能用一个简单的低次多项式来拟合，而高次多项式的解不稳定且会产生不符合实际的震荡；
2）地形表面既有连续光滑的特性，有可能存在由于自然或人为的原因而产生的地形不连续；
3）由于计算机内存的限制，不可能同时对很大的范围来内插数字高程模型。
因此要采用局部函数内地形插，并兼顾数据点和地形特征点、线。
7. 内插生成DEM的三种方法
a有限元
b多面函数
1）一次样条有限元DEM内插
2）断裂线处理
c移动拟合法内插
原理：根据参考点上的高程求出其它待定点上的高程
注意：（1）除满足n＞6，还要保证各象限都有数据点（2）当地形起伏较大时，半径R不能取很大（3）当数据点较稀或分布不均匀时，可能产生很大的误差
8. DEM的管理
存储、检查、拼接、更新
9. 三角网数字地面模型的构建
（1） 角度判断法建立TIN：已知三角形的两个顶点，计算备选第三顶点的三角形内角的大小，选择最大者对应的点为该三角形的第三顶点（2）泰森多边形与狄洛尼三角网
10. TIN与DTM存储的差别
TIN存储每个网点的高程，平面坐标，网点链接的拓扑关系以及三角形及邻接三角形信息
12. 三角网中的内插：（1）格网点的检索（2）高程内插
11. DEM的应用
基于矩形格网的DEM多项式内插
等高线绘制
立体透视图
11. 基于矩形格网的等高线绘制步骤
1）利用DEM的矩形或方形格网点高程，内插出格网边上的等高线点位置，并将这些等高线点按顺序排列；
2）利用按顺序排列的等高线点的平面坐标进行插补，进一步加密等高线点，并绘制光滑的曲线。
9.基于矩形格网的等高线点的内插与排列
a.按每条等高线走向顺序插点：（1）确定等高线高程（2）计算状态矩阵（3）等高线的起点和终点的处理（4）内插等高线点（5）搜索下一个等高线点
b.整体解求各等高线上的点并分别排列存储：找出一条等高线上的所有点再按照方向或距离改变最小排列
10.基于矩形格网的顾及地形特征线的插补
a. 有地形特征线穿过格网边用交点插出高程值
b. 格网边出现两个等高线点需要用两位逻辑值判断位置与是否通过
c. 等高线若通过地形线需要在上面插补等高线点
d. 当遇到断裂线或边界线时，等高线必须断在断裂线或者边界线上
11.基于三角网的等高线点的内插与排列
格网点检索-->高程内插
12. 基于三角网等高线绘制步骤
基于三角形搜索（搜索过的三角形标记为1）；基于格网点搜索（搜索过的边对应的标志数组的两个单元设置为1）

第七章 数字正射影像的制作与应用
1. 数字微分纠正
像片纠正：摄影测量工作中，对航摄像片进行投影变换，消除由于摄影时像片倾斜引起的像点位移，并将其归化为规定的比例尺图像的技术。
直接利用计算机对数字影像进行逐个像元的微分纠正。根据有关的参数与数字地面模型，利用相应的构像方程，或按一定的数学模型用控制点解算，从原始非正射投影的数字影像获取正射影像。
原理：实际上是面纠正
※方法：直接法数字微分纠正：由原始图像上的像点坐标解求纠正后图像上相应点坐标。
间接法数字微分纠正：纠正后的像点坐标出发反求其在原始图像上的像点坐标。
※2.间接法数字微分纠正
函数形式：多项式纠正：一般用于平坦地区
共线方程纠正：用于任何地形
3.立体正射影像对
正射影像的缺点：不包含第三维信息，将等高线套合到正射影像上，也只能部分的克服这个缺点。
※立体正射影像对：用正射影像制作出一幅所谓的立体匹配片和正射影像共同成为立体正射影像对。
制作方式：斜平行投影
优点：便于定向和量测。利用左右视差简单计算几何获得高差和高程；
量测用的设备简单，非摄影测量专业人员很快能掌握；