数字高程模型(DEM)考试题目答案

1、什么是数字高程模型，它有什么特点？答：广义：地形表面形态的数字化表达狭义：有限的离散高程采样数据对地表形态的数字化模拟特点1）精度的恒定性2）表达的多样性3）更新的实时性4）尺度的综合性
2、简述数字高程模型的主要研究内容。

答：1)地形数据采集；2)数据组织与地表建模，主要分为不规则格网DEM(TIN)和规则格网DEM (GRID)；3)精度分析与质量控制；4)可视化表达；5)应用与分析
3、试分析数字高程模型数据源及其特点
1)地面本身通过气压测高法、航空和测高仪等可获得精度要求不高的高程数据，以用于大范围高程要求不高的科学研究2)既有模拟/数字地形图a地形图现势性：纸质地形图制作工艺复杂、更新周期长，一般不能反映局部地形地貌的变化情况。

b地形图存储介质：多为纸质存储介质导致地形图幅不同程度的变形。

c地形图精度：不同的精度对应的等高线等高距、对地形的综合程度、成图方法各不同。

3)航空/航天遥感影象航空/航天遥感影象的更新速度快，一直是地形图测绘和更新最有效、也是最主要的手段特点：遥感的几何畸变；遥感数据的增强处理；遥感数据的空间分辨率；遥感影像数据的解译与判读4)既有DEM数据4、简述数字高程模型数据采样中的基本布点方式及采样数据的属性。

基本布点方式：选择性采样、沿等高线采样、剖面法、规则格网采样、渐近采样、混合采样采样数据的三大属性：点的分布、密度、数据精度
5、目前主流的DEM数据采集方法有哪些？并对各方法进行对比分析。

1）从地面直接采集的方法全站仪数字采集、GPS采集(RTK方式)；精度非常高(cm)、效率低、成本高、适用于小范围区域（特别是工程应用）2）地形图数据采集方法精度与底图有关(图上0.1~0.3mm)、效率高、成本低、适用于国家范围内的中低精度DEM的数据采集3）摄影测量数据采集方法精度比较高(cm~dm)、效率高、成本比较高、适用于国家范围内的较高精度DEM的数据采集
6、DEM数据获取中的新技术和方法有哪些？答：1)合成孔径雷达干涉测量数据采集方法；
2）机载激光扫描数据采集；3）基于声波、超声波的DEM数据采集
7、简述GRID的结构特点与数据组织形式。

答：1）基本数据结构数据头——角点坐标、格网间距、行列数、坐标系统、高程基准、无数据区值、高程放大系数、高程平移系数、最小高程、最大高程、数据存储类型、方位角数据体——按行列顺序排列的格网点高程阵列2）数据压缩a二进制存储b高程放大系数、高程平移系数c数字图象压缩算法3）DEM金字塔
8、如何GRID数据进行压缩？答：1）行程编码结构：对于一幅DEM，常常在行或列方向上相邻若干个具有相同的高程值，因而从第一列开始在格网单元数值发生变化时该值以及重复个数。

2）块状编码结构：采用方形区域作为记录单元，每个记录单元的初始值（行号、列号）、格网单元高程值和方形区域半径所组成的单元组。

3）四叉树数据结构：首先把一个图幅等分成四个部分，逐块检查起栅格值若每个子区所有的栅格都含有相同值时，该块不在往下分，否则，该去在分成四个区域，如此递归下去，直到子区都含有相同值为止
9、简述TIN的存储结构和特点。

答：在TIN模型中的基本元素有三角形顶点、边和面
基本元素间的拓扑关系：存在点与线、点与面、线与面、面与面的拓扑关系
基本数据结构：三角形顶点坐标文件和组成三角形三顶点文件
10、DEM表面建模中常用的函数模型有哪些？各适用于哪种类型的表面模型？
线性内插：连续而不光滑双线性内插;局部光滑连续，整体不光滑
三次样条函数线性内插、双线性内插、三次样条函数是适合规则分布采样点的内插函数。

15、基于不规则分布采样点反距离权法建立GRID 的基本思路？答：(反距离权)加权平均法
∑∑===n i i
i
n i i P H P Hp 11 pi=di-2 11、试对比分析GRID 和TIN 的优缺点。

GRID TIN 数据结构
光栅数据结构 简单、易于维护更新 拓扑矢量数据结构 复杂、维护更新困难 顾及地表几何特征
否 是 分辨率
固定分辨率；采样点按规则格网分布，地形简单地区采样点数据冗余，地形复杂地区采样点密度不足 可变分辨率；可根据地形复杂程度灵活布置采样点
保凸性 差 优
逼真性 较好 优
光滑性 较好 差
表面分析能力 充分利用数字图象处理与分析技术，强 较差
适用范围
反映大范围宏观地表形态，适用于国家基本比例尺DEM 建库及基于DEM 的科学分析与研究 建立小范围高精度数字表
面，适用于细部三维景观再
现和工程应用
12、简述GRID 建立的基本思路和核心内容？ 答：基本思路:首先对研究区域在平面坐标域上进行格网划分；然后利用地形采样点内插计算出各格网点的高程，生成以GRID 数据结构形式存储的高程数据集；最终建立用于表达研究区域地表形态的连续数字表面 核心问题:DEM 内插(内插数学模型的选择、邻域范围的确定)
13、生成GRID 的主要方法有哪些？与DEM 数据采集方法、采样策略和采样数据分布间存在哪些联系？
答：1）基于规则格网分布采样点的GRID 建立A 最近邻域法B 双线性内插 H=a0+a1x+a2y+a3xy C 双三次曲面内插 D 二元样条函数内插 2）基于不规则分布采样点的GRID 建立 A 整体内插 B 逐点内插法 a(反距离权)加权平均法b 移动曲面拟合法c 克立金法 C 间接法 基本思路：先构建TIN ，然后在TIN 表面上内插格网点高程 a 线性内插 H=a0+a1x+a2y b 双二次曲面内插H=a0+a1x+a2y+a3xy+a4x2+a5y2 3）基于等高线分等高线直接内插法 等高线离散化法 等高线构TIN 法 布采样点的GRID 建立
14、试述基于不规则分布采样点的移动曲面拟合法建立GRID 的基本思路？
拟合曲面 H=a0+a1x+a2y+a3xy+a4x2+a5y2 （双二次曲面）
平差准则 [Pvv]=min (最小二乘法）
15、试述基于等高线分布采样数据间接法建立GRID 的基本思路 ？
答：先构建TIN ，然后在TIN 表面上内插格网点高程
16、简述构TIN 的基本思路和核心内容？答：构TIN 的核心问题:三角剖分、数据组织
17、简述狄洛尼法则的三种不同表达方式及DT 三角网的特性？
答：狄洛尼法则的三种不同表达方式：1）标准狄洛尼三角网；2）空圆法则；3）带约束条件的狄洛尼法则 DT 三角网的特性：保证 TIN 的唯一性、最大限度避免狭长三角形
18、带约束条件的狄洛尼法则和LOP 是如何定义的？
答：带约束条件的狄洛尼法则：三角形外接圆内不包含任何其他点，其三个顶点相互通视 带约束条件的LOP ：必须满足带约束条件的狄洛尼法则，且由两个相邻三角形组成的凸四边形的局部最佳对角线才能呗选取
19、试述两步法构建CDT 的基本思路？答：CDT 的二步生成算法a 、忽略约束条件生成DT b 、逐条插入约束边，并通过LOP 调整影响区域中的所有三角形
20、DEM 的可视化表达形式有哪些？答：等高线法、分层设色法、半色调符号表示法、地貌晕渲法、光照模型（太阳方位角和高度角、地面坡度和坡向）
21、什么是坡度(坡向)？在基于GRID 的表面分析中是如何求算它的？
坡度：过该点的切平面与水平地面的夹角
22⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=y H x H 坡度⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=x H y H arctan 坡向
基于DEM 的坡度提取通常在3X3的栅格分析窗口中，采用几何平面来拟合。

早3X3窗口中，如果中心格网是NO DATE 数据,则次格网的坡度值也是NO DATE 数据，如果相邻的任何格网是NO DATE 数据,他们呗赋予中心格网的值在计算坡度值。

坡向：地表面上一点的切平面的法线矢量n 在水平面的投影nxoy 与过该点的正方向的夹角。

22、谈谈你对DEM 应用与分析的认识. 答：1）高程查询2）生成等高线3）生成纵断面图（剖面图）4）可视性分析5）表面积、体积量算6）坡度（坡向）查询 7）生成数字坡度（坡向）模型8）生成数字光照模型9）水文分析
23试述基于数字摄影测量的DEM 数据采集方法的生产工艺流程
24、试述DEM 三维可视化的基本流程？
25、试述DT三角网的主要生成算法及基本思路？答：A三角网生长算法：1、（递归)扩张生长算法
2、凸闭包收缩算法B逐点插入算法处理流程
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C分割合并算法基本思路：“分而治之”的思想
处理流程1）先将研究区域分割成一系列连续子集
2）随后完成各子集的三角剖分3）然后逐步合并相
邻子集4）最终形成整体三角网
26试述由GRID（TIN）内插生成数字等高线的过程？。