基于地形特征建立高质量DEM
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摘要
随着计算机及CIS技术的不断发展，数字高程模型作为地理信息系统的一种基础数据，在地学领域发挥着越来越重要的作用，具有广阔的应用前景与潜力。而数字高程模型的质量是决定其使用价值的首要因素。
本文全面系统地沦述了基于地性特征建立高质量DEM的理论和方法。首先介绍了数字高程模型的概念、表示方法及研究现状，从而引出本文的研究内容和研究重点。在总结的人所做工作的基础上，采用数学形态学的原理和方法对地性线的提取进行了初步研究与实验。围绕提高建模算法的效率和改进模型表示地形的逼真度与精度等问题，研究了顾及地形特征约束条件下不规则三角网TIN的建模方法和改进措施。考虑到规则格网DEM在实际应用中比TIN更加广泛，介绍了从TIN到规则格网DEM的内插算法。
最后，总结了本文的研究成果和有待进一步研究和解决的几个问题。
With the dovolopmont of computer and technology of Geographic Information System, Digital Elevation Model, as a basic data of Geographic Information System in the geography area, plays more and more of important role. It has numerous applying foreground and potential. The quality of Digital Elevation Model is the first factor in determining using value.
In this paper, the author discusses the theories and methods on making high quality Digital Elevation Model based on terrain feature from digital contour line. Firstly, the conception, expression methods and development situation of Digital Elevation Model are introduced, the study contents and the study emphases are put forward accordingly. On the basis of summarizing previous work, the author makes the study and experiment on distilling terrain line by using principle and method of Mathematical Morphology. In order to improving modeling efficiency and model fidelity, the author studies the modeling methods and improving measure on constructing TIN considering limitation of terrain character. The author introduces arithmetic from Triangulated Irregular Network to Regular Square Grid DEM because the latter apply abroad than the former in fact.
At last the paper summarizes research productions and development direction.
本文全面系统地沦述了基于地性特征建立高质量DEM的理论和方法。首先介绍了数字高程模型的概念、表示方法及研究现状，从而引出本文的研究内容和研究重点。在总结的人所做工作的基础上，采用数学形态学的原理和方法对地性线的提取进行了初步研究与实验。围绕提高建模算法的效率和改进模型表示地形的逼真度与精度等问题，研究了顾及地形特征约束条件下不规则三角网TIN的建模方法和改进措施。考虑到规则格网DEM在实际应用中比TIN更加广泛，介绍了从TIN到规则格网DEM的内插算法。
最后，总结了本文的研究成果和有待进一步研究和解决的几个问题。
With the dovolopmont of computer and technology of Geographic Information System, Digital Elevation Model, as a basic data of Geographic Information System in the geography area, plays more and more of important role. It has numerous applying foreground and potential. The quality of Digital Elevation Model is the first factor in determining using value.
In this paper, the author discusses the theories and methods on making high quality Digital Elevation Model based on terrain feature from digital contour line. Firstly, the conception, expression methods and development situation of Digital Elevation Model are introduced, the study contents and the study emphases are put forward accordingly. On the basis of summarizing previous work, the author makes the study and experiment on distilling terrain line by using principle and method of Mathematical Morphology. In order to improving modeling efficiency and model fidelity, the author studies the modeling methods and improving measure on constructing TIN considering limitation of terrain character. The author introduces arithmetic from Triangulated Irregular Network to Regular Square Grid DEM because the latter apply abroad than the former in fact.
At last the paper summarizes research productions and development direction.
引文
[1]毋河海 龚健雅，地理信息系统(GIS)空间数据结构与处理技术，测绘出版社，1997．4
[2]李志林 朱庆，《数字高程模型》，武汉测绘科技大学出版社，2000．3
[3]柯正谊 何健邦 池天河，《数字地面模型》，中国科学技术出版社，1993．5
[4]王家耀，《空间信息系统原理》，科学出版社，2001．5
[5]唐常青 吕宏伯 黄铮 张方，《数学形态学方法及其应用》，科学出版社，1990．8
[6]高俊 夏运钧 游雄 舒广，《虚拟现实在地形环境仿真中的应用》，解放军出版社，1999
[7]舒广，虚拟地形环境中三维地形模型的研究，测绘学院硕士论文，1999
[8]崔铁军，利用等高线建立高质量数字地面模型，地理信息系统协会 1999年年会论文集，1999．10
[9]陈晓勇，《数学形态学与影象分析》，测绘出版社，1991．10；
[10]翟京生 王家耀 楼锡淳，《数学形态学与数字地图图像识别》，解放军出版社，1994．4；
[11]李德仁 陈晓勇，数学形态学及其在二值影象分析中的应用，武汉测绘科技大学学报，1989．9
[12]万刚，虚拟视景仿真中实体建模技术的研究，测绘学院硕士论文，2000．4
[13]赵小佩 李俊英 邓玲，地性线自动识别与跟踪及其在地貌等高线图形自动综合中的应用，武汉测绘科技大学学报，1983．1；
[14]Pinhas Yoeli,万晓霞 朱海红译，数字地形模型中山脊线和山谷线的机助确定，地图，1986．2
[15]陈向东，利用数字化等高线数据自动生成地性结构线，测绘科技动态，1991．5
[16]张祖勋 张剑清，《数字摄影测量学》，武汉测绘科技大学出版社，1996．2
[17]华一新 吴升 赵军喜，《地理信息系统原理与技术》，解放军出版社，2001．2
[18]黄杏元 汤勤，《地理信息系统概论》，高等教育出版社，1990．9
[19]龚健雅，顾及地形特征的DEM内插和等高线绘图系统，测绘学报，1990．2
[20]毛可标 陈向东，地形结构线自动生成方法研究，测绘科技动态，1995(3)
[21]周杨 谭兵 徐青，基于3维地形图的空间分析算法，测绘学院学报，2001．3
[22]徐青 马旭东 常歌 杨力，TIN建立及其向GRID转换优化算法，解放军测绘学院学报，1999．12，第16卷第4期
[23]陈晓勇 李德仁，CCD扫描等高线图的自动栅格—矢量转换方法，测绘学报，1991．2
[24]陈晓勇，用形态变换生成区域间等分界线的快速并行算法，测绘学报，1991．11
[25]叶建栲，基于知识和神经网络的地形图黑版要素识别与提取研究，测绘学院硕士论文，1998．10
[26]杨晓梅，基于数学形态学的细化算法，解放军测绘学院学报，1995．6
[27]李德仁 陈晓勇，用数字形态学变换自动生成DTM三角形格网的方法，测绘学报，1990，8，第19卷第3期
[28]徐青 常歌 杨力，基于自适应分块的TIN三角网建立算法，中国图象图形学报，2000．6，第5卷第6期
[29]卢新海，平面插值法构建DEM时特殊地形的处理，武汉测绘科技大学学报，1991．9，第16卷第3期
[30]王永明，《地理信息系统方法》，军事科学出版社，1997．3
[31]李树军，海底数字深度模型(SDDM)的建立及其应用，测绘学院硕士论文，1999．4
[32]崔铁军 董延春 杨大洲，TIN到格网DTM的内插算法，地理信息系统与电子地图技术的进展，湖南地图出版社，1999
[33]朱长青，《计算方法及其在测绘中的应用》,测绘出版社，1997．10
[34]龚健雅，《整体GIS的数据组织与处理方法，武汉测绘科技大学出版社，1993
[35]武晓波 王世新 肖春生，Delaunay三角网的上成算法研究，测绘学报，1999．2，第28卷第1期
[36]朱庆 陈楚江，不规则三角网的快速建立及其动态更新，武汉测绘科技大学学报，1998．9，第23卷第3期
[37]毛善君 张大顺，计算机自动快速三角联网法，测绘学报，1991．11，第20卷第4期
[38]徐青 吴寿虎 朱述龙 邱振戈，近代摄影测量，解放军出版社，2000．2
[39]李立新 谭建荣，约束Delaunay三角剖分中强行嵌入约束边的多对角交换算法，计算机学报，1999．10，第22卷第10期
[40]崔铁军 吴正升，约束条件下不规则Defaunay三角网构建方法，地理信息系统协会2001年年会论文集，2001．5
[41]崔屹，图象处理与分析—数学形态学方法及应用，科学出版社，2000．4
[42]S.Beucher and F. Meyer,The Morphological Approach to Segmentation:The Watershed Transformation, E.R Dougherty, ed. Mathmeaticai Morphology in Image Processing Optical Engineering, Marcel Oekker, New York, 1993
[2]李志林 朱庆，《数字高程模型》，武汉测绘科技大学出版社，2000．3
[3]柯正谊 何健邦 池天河，《数字地面模型》，中国科学技术出版社，1993．5
[4]王家耀，《空间信息系统原理》，科学出版社，2001．5
[5]唐常青 吕宏伯 黄铮 张方，《数学形态学方法及其应用》，科学出版社，1990．8
[6]高俊 夏运钧 游雄 舒广，《虚拟现实在地形环境仿真中的应用》，解放军出版社，1999
[7]舒广，虚拟地形环境中三维地形模型的研究，测绘学院硕士论文，1999
[8]崔铁军，利用等高线建立高质量数字地面模型，地理信息系统协会 1999年年会论文集，1999．10
[9]陈晓勇，《数学形态学与影象分析》，测绘出版社，1991．10；
[10]翟京生 王家耀 楼锡淳，《数学形态学与数字地图图像识别》，解放军出版社，1994．4；
[11]李德仁 陈晓勇，数学形态学及其在二值影象分析中的应用，武汉测绘科技大学学报，1989．9
[12]万刚，虚拟视景仿真中实体建模技术的研究，测绘学院硕士论文，2000．4
[13]赵小佩 李俊英 邓玲，地性线自动识别与跟踪及其在地貌等高线图形自动综合中的应用，武汉测绘科技大学学报，1983．1；
[14]Pinhas Yoeli,万晓霞 朱海红译，数字地形模型中山脊线和山谷线的机助确定，地图，1986．2
[15]陈向东，利用数字化等高线数据自动生成地性结构线，测绘科技动态，1991．5
[16]张祖勋 张剑清，《数字摄影测量学》，武汉测绘科技大学出版社，1996．2
[17]华一新 吴升 赵军喜，《地理信息系统原理与技术》，解放军出版社，2001．2
[18]黄杏元 汤勤，《地理信息系统概论》，高等教育出版社，1990．9
[19]龚健雅，顾及地形特征的DEM内插和等高线绘图系统，测绘学报，1990．2
[20]毛可标 陈向东，地形结构线自动生成方法研究，测绘科技动态，1995(3)
[21]周杨 谭兵 徐青，基于3维地形图的空间分析算法，测绘学院学报，2001．3
[22]徐青 马旭东 常歌 杨力，TIN建立及其向GRID转换优化算法，解放军测绘学院学报，1999．12，第16卷第4期
[23]陈晓勇 李德仁，CCD扫描等高线图的自动栅格—矢量转换方法，测绘学报，1991．2
[24]陈晓勇，用形态变换生成区域间等分界线的快速并行算法，测绘学报，1991．11
[25]叶建栲，基于知识和神经网络的地形图黑版要素识别与提取研究，测绘学院硕士论文，1998．10
[26]杨晓梅，基于数学形态学的细化算法，解放军测绘学院学报，1995．6
[27]李德仁 陈晓勇，用数字形态学变换自动生成DTM三角形格网的方法，测绘学报，1990，8，第19卷第3期
[28]徐青 常歌 杨力，基于自适应分块的TIN三角网建立算法，中国图象图形学报，2000．6，第5卷第6期
[29]卢新海，平面插值法构建DEM时特殊地形的处理，武汉测绘科技大学学报，1991．9，第16卷第3期
[30]王永明，《地理信息系统方法》，军事科学出版社，1997．3
[31]李树军，海底数字深度模型(SDDM)的建立及其应用，测绘学院硕士论文，1999．4
[32]崔铁军 董延春 杨大洲，TIN到格网DTM的内插算法，地理信息系统与电子地图技术的进展，湖南地图出版社，1999
[33]朱长青，《计算方法及其在测绘中的应用》,测绘出版社，1997．10
[34]龚健雅，《整体GIS的数据组织与处理方法，武汉测绘科技大学出版社，1993
[35]武晓波 王世新 肖春生，Delaunay三角网的上成算法研究，测绘学报，1999．2，第28卷第1期
[36]朱庆 陈楚江，不规则三角网的快速建立及其动态更新，武汉测绘科技大学学报，1998．9，第23卷第3期
[37]毛善君 张大顺，计算机自动快速三角联网法，测绘学报，1991．11，第20卷第4期
[38]徐青 吴寿虎 朱述龙 邱振戈，近代摄影测量，解放军出版社，2000．2
[39]李立新 谭建荣，约束Delaunay三角剖分中强行嵌入约束边的多对角交换算法，计算机学报，1999．10，第22卷第10期
[40]崔铁军 吴正升，约束条件下不规则Defaunay三角网构建方法，地理信息系统协会2001年年会论文集，2001．5
[41]崔屹，图象处理与分析—数学形态学方法及应用，科学出版社，2000．4
[42]S.Beucher and F. Meyer,The Morphological Approach to Segmentation:The Watershed Transformation, E.R Dougherty, ed. Mathmeaticai Morphology in Image Processing Optical Engineering, Marcel Oekker, New York, 1993