数字高程模型复习题

数字高程模型复习题
1、什么是数字高程模型，它有什么特点？
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
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。

1)地形数据采样;2)地形建模与内插;3)数据组织与管理;4)地形分析与地学应用;5）DEM可视化;6)不确定分析和表达。

3、试分析数字高程模型数据源及其特点。

DEM数据源及其特点：1）地形图.主要通过等高线来表达地物高度和地形起伏。

由于地形图数据覆盖范围广、比例尺系列齐全、获取较为经济等特点成为目前DEM的主要数据源。

但目前地形图存在以下3大问题：地形图现势性、地形图存储介质、地形图精度。

2）摄影测量/遥感影像数据.遥感影像更新速度快可达到实时性要求，精度高，范围大，应注意解决以下4个问题：遥感影像的几何畸变、遥感数据的增强处理、遥感影像数据的空间分辨率、遥感影像数据的解译和判读。

3）地面测量数据.获取的数据精度高，但其工作量大，周期长、效率低、更新困难，费用较高，一般不适合大规模的数据采集。

4）既有DEM数据.在应用时要考虑自身的研究目的以及DEM分辨率、存储格式、数据精度和可信度等因素。

2、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。

4、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。

地形图数据采集方法、摄影测量数据采集方法、野外测量数据采集方法
1）野外测量数据采集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
5、DEM数据获取中的新技术和方法有哪些？
合成孔径雷达干涉测量数据采集方法、机载激光扫描数据采集、基于声波、超声波的DEM 数据采集
6、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。

7、简述GRID的结构特点与数据组织形式。

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
二进制存储
高程放大系数、高程平移系数
数字图象压缩算法
3）DEM金字塔
8、如何对GRID数据进行压缩？
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。

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：三角形顶点莪的坐标文件和组成三角形三顶点文件
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)
12、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？
1）基于规则格网分布采样点的GRID 建立：最近邻域法、双线性内插、双三次曲面内插、二元样条函数内插
2）基于不规则分布采样点的GRID 建立：整体内插、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】、间接法、线性内插、双二次曲面内插
3）基于等高线分布采样点的GRID 建立
4）等高线直接内插法：等高线离散化法、等高线构TIN 法
13、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。

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？
（l ）建立局部坐标：对DEM 每一个格网点，将坐标原点移至该DEM 待定点P （Xp ，Yp ）p i i p
i i Y Y Y X X X -=-=
（2） 选取邻近数据点：数据点到待定点P 的距离小于R 时被选用R Y X d i i i <+=
22 （3）列出误差方程式：选择二次曲面作为拟合曲面F Ey Dx Cy Bxy Ax Z +++++=22 误差方程式Z F E Y D X C Y B Y X A X v i i i i i i i -+++++=22
由n 个数据点列出的误差方程为Z MX V -=
（4）计算每一数据点的权21i i d p = 2)(i i i d d R p -= 22k d
i i e p -= （5）法化求解PZ M PM M X T
T 1)(-=
15、试述基于不规则分布采样点的反距离权法建立GRID 的基本思路？
16、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：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
17、简述构TIN 的基本思路和核心内容？
构TIN 的核心问题:三角剖分、数据组织
18、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
19、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被选取
20、试述DT 三角网的主要生成算法及基本思路？
21、试述两步法构建CDT 的基本思路？
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
22、DEM 的可视化表达形式有哪些？
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）
23、试述DEM 三维可视化的基本流程？
24、试述由GRID （TIN ）内插生成数字等高线的过程？
（1）内插等高点，（2）追踪等高线，（3）注记等高线，（4）光滑等高线并输出。

25、什么是坡度(坡向)？在GRID （TIN ）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
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。

⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂∂∂=x H y H arctan 坡向
26、GRID （TIN ）中是如何求算表面积和体积的？
27、27、试述D8算法提取山谷线（山脊线）的基本流程
按照流水从高至低的自然规律，顺序计算每一栅格点上的汇水量，然后按汇水量单调增加的顺序，由高到低找出区域中的每一条汇水线。

根据得到的汇水线，通过计算找出各自汇水区域的边界线，就得到了分水线。

28、谈谈你对DEM 应用与分析的认识
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。