数字高程模型试题集

1一、名词解释1、数字高程模型（DEM）：通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说，地形表面的数字化表示。DigitalElevationModel，缩写DEM.。1、TIN:基于不规则三角网的数字高程模型（BasedonTriangulatedIrregularNetworkDEM，简写为BasedonTINDEM，简称TIN）.用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角形来表示地形表面。2、Delaunay三角网：有公共边的Voronoi多边形称为相邻Voronoi图，连接所有相邻Voronoi多边形的生长中心所形成的三角网称为Delaunay三角网。它是一个布满整个区域有互不重叠的三角网结构。1、可视化（visualization）：是指运用计算机图形、图像处理技术，将复杂的科学现象、自然景观以及十分抽象的概念图像化，以便理解现象、发现规律和传播知识。2、地形可视化：是在20世纪60年代以后随着地理信息系统的出现而逐渐形成的，主要研究基于DEM的地形显示、简化、仿真等内容，是计算机图形学的一个分支，属于科学计算可视化的范畴。3、地形三维可视化：是将三维空间对象按某一规则变换到二维平面，为了使变换过的图形具有真实感，还须根据光源的位置和颜色、对象表面的形状和方位及光谱特性等计算画面每一点的颜色灰度，并选择合适的纹理贴附于对象表面。1、DEM质量控制：指DEM数据在表达空间位置、高程、时间信息这三个基本要素时所能达到的准确性。2、随机误差：对同一目标，多次观测的结果会有不同，且没有任何规律性，所以称为随机误差。1、极限误差：通常以3倍中误差作为偶然误差的极限，并称为极限误差。二、填空（选择、判断）1、地形表达的历史演进过程，经历了象形绘图法、写景法、等高线地形图、地貌晕渲图、航空摄影图像、遥感图像、数字地形表达等7个阶段。2、DEM按结构分类包括：基于面元的DEM、基于线单元的DEM、基于点的DEM；按连续性分类，包括：不连续DEM、连续但不光滑DEM(逐点内插的格网DEM、TIN)、光滑DEM（样条函数内差的格网DEM）;按范围分类，局部DEM、区域DEM、全局DEM。3、地面复杂度描述的指标主要有：光谱频率、分维数、曲率、相似性、坡度等；其中坡度是描述地面复杂度最基本、最有效的指标。1、地形起伏的空间自相关性是DEM内插的数理统计基础。2、内插方法按内插范围可分为整体内插、分块内插、逐点内插。分块内插又包括线性内插、双线性内插、二元样条函数内插、多面函数法内插、最小二乘配置法内插、有限元法内插等。1、DEM误差就是数字地形表面建模过程中所传播的各种误差的综合。2、DEM常用的精度描述指标是中误差、平均误差和标准差（公式）。1、地形可视化经历了从简单到复杂、从低级符号到高级符号、从抽象到逼真的过程。2、地形三维可视化方法有：立体等高线模型、三维线框透视模型、地形三维表面模型、地形三维景观模型等。1、DEM数据模型包括镶嵌数据模型（不同大小、不同形状网络覆盖）、规则镶嵌数据模型（如正方形）、不规则镶嵌数据模型（如三角网）。2、规则格网DEM数据结构包括：简单矩阵结构、行程编码结构、块状编码结构、四叉树数据结构。3、TIN数据结构包括：面结构、点结构、点面结构、边面结构、4、DEM数据库属空间数据库，DEM数据库的内容包括数据库结构设计、数据组织方法、元数据、数据库功能等。1、DEM质量控制策略：减少数据采集时的误差引入；对采集到的数据作误差处理，以提高可靠性；减少表面建模时的误差引入。2、不管采用何种采集方法，测量数据都包含误差，主要来自：（1）原始资料的误差；（2）采点设备的误差；（3）人为误差；（4）坐标转换误差.3、DEM数据误差包括：系统误差、随机误差、粗差。研究的重点是偶然误差。三、问答题1、DEM的特点。（1）容易用多种形式显示地形信息。地形数据经计算机处理后能产生不同比例尺的纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，绘制其他的地形图需要人工处理；（2）精度不会损失，没有载体变形的问题；（3）容易实现自动化、实时化。将修改信息直接输入计算机，软件处理后生成各种地形图。（4）快速计算、获取DEM分辨率范围内的高程数据。2、在ArcGIS中，如何通过纸质等高线地形图生成不同形式的DEM。（1）纸质等高线地形图扫描；（2）在ArcMap中配准（选取投影和坐标系）；（3）等高线地形图矢量化并给每条等高线赋以属性值（高程）；（4）运用Arctoolbox—Convertiontools—featurestoraster工具将矢量线转化为栅格线（每个栅格的值为高程）；（5）在ArcScence中，运用convert—rastertofeature将栅格线转化为矢量点数据文件；（6）在ArcScence中，运用3Danalyst—inpolatetoraster—Idw进行差值；（7）三维显示（在属性表中设置高程）；（8）在ArcScence中，运用3Dannlyst—convert—rastertoTin转化为TIN。三、问答题1、叙述采样理论。假定某个地形曲面的纵断面为周期为正弦函数，请计算该段面上合理的采样间隔。如果对某一函数g(x)间隔d进行采样，则高于1/2d的频率部分将不能通过数据采样的重建而恢复。也就是说，如果要想恢复重建表面，则函数的频率应小于或等于1/（2d）。采样间隔应为：d2、DEM三大数据源的特征。（1）地形图数据主要通过等高线来描述地物高度和地形起伏。地形图数据覆盖范围广、比例尺系列齐全、获取经济，是各种尺度DEM主要数据。制作复杂，更新周期长，不能反映局部地形地貌变化。多为纸质，存在不同程度变形。（2）遥感影像数据21）航空影像：更新速度快，地形图测绘、更新的有效手段，也是获取大面积、高精度DEM最有价值数据源。2）卫星遥感影像：传统立体扫描仪所获得高程数据，精度较差，只适合小比例尺（1：100万）DEM生产。3）高分辨率遥感影像（1m分辨率IKONOS）、合成孔径雷达干涉测量、激光扫描仪等新型传感器数据，是高精度、高分辨率DEM最有希望的数据，但价格昂贵。（3）地面测量数据GPS、全站议、经纬仪在野外获取观测地面点数据，精度较高，但工作量大，只适合小范围DEM数据获取。1、评述几类内插方法（1）一般说来，大范围内的地形比较复杂，用整体内插法若选取采样点个数较少时，不足以描述整个地形，而若选用较多的采样点则内插函数易出现振荡现象，很难获得稳定解。因此在DEM内插中通常不采用整体内插法。（2）相对于整体内插，分块内插能够较好地保留地物细节，并通过块间一定重叠范围保持内插曲面的连续性。分块内插方法的一个主要问题是分块大小的确定。（3）逐点内插方法计算简单，应用比较灵活，是较为常用的一类DEM内插方法。逐点内插方法的主要问题是内插点邻域的确定，它不仅影响到DEM内插精度，也影响到内插速度。（4）各种内插方法在不同地貌地区和不同采点方式下有不同的误差。具体选择时，要考虑每种方法的适用前提及优缺点，同时考虑应用的特点，从内插精度、速度、计算量等方面选取合理的方法。1、简述地形三维可视化的基本步骤。（1）DEM三角形分割（TIN不需此步骤）；（2）透视投影变换；（3）光照模型；（4）消隐处理；（5）图形绘制和存储；（6）地物叠加（添加纹理）。1、DEM质量检查的内容（1）检查DEM原始的数学基础(投影/坐标系)；（2）数据起止点坐标的正确性(范围)；（3）原始数据质量（系统误差/随机误差/粗差）；（4）高程值有效区间（插值会超出）；（5）内插模型（选择是否恰当）（6）产品质量（整体精度）（7）元数据文件（描述是否准确）