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dem插值算法

发布时间:2023-05-16 06:19:21

❶ SuperMap iDesktop中DEM数字高程模型数据的生成

一、 前言

DEM(Digital Elevation Model,数字高程模型)主要描述地表起伏形态特征的空间数据模型,由地面规则格网点的高程值构成的矩阵,形成栅格结构数据。通常DEM用来表达地形特征,可以说地形数据是我们进行地形分析的基础,如我们可以利用地形数据提取坡度坡向的基础地形因子,以及进行水文分析、可视性分析等较复杂的地形分析功此雀帆能。只有构建高质量的地形数据,才能保证我们后续分析结果的可靠。SuperMap产品提供的地形构建功能通过点或者线数据插值生成DEM数据,结果为一个栅格数据集,下面我分享在SuperMap iDesktop中如果生成DEM数据。

二、 生成DEM的源数据

   在iDesktop生成DEM数据,需要准备有高程值属性的点数据集或者线数据集。
1、 点数据集
1) 导入Excel(.xlsx/.csv)格式数据,生成点数据集;
2) 导入.shp格式的点数据,生成对应的点数据集;
3) 导入CAD格式数据,生成简单点数据集;
2、 线数据集
1) 导入.csv格式数据,生成线数据集;
2) 导入.shp格式的线数据,生成对应的线数据集;
3) 导入CAD格式数据,生成简单线数据集;
4) 栅格提取的等值线生成的线数据集;

三、 怎么生成DEM数据

  生成DEM数据需要用到插值分析,iDesktop提供了三种插值方式:不规则三角网(TIN)、距离反比权重插值法(IDW)和克吕金插值法(Kriging)。
1) TIN:需要先将给定的线数据集生成一个 TIN 模型,然后根据给定的极值点信息(可选)以及湖信息(可选)生成地形。TIN 模型能够较好地反映地形特征,但是数据结果复杂,适用于小区域地形的计算。
2) IDW:通过计算森雹附近区域离散点群的平均值来估算单元格的值,是一种简单有效的数据插值方法,运算速度较快。
3) Kriging:与普通克吕金插值方法思路一样,数据结构简单,非常适用于大区域宏观地形的构建。
在SuperMap iDesktop中生成DEM数据的操作步骤如下:
在“空间分析”选项卡的“栅格分析”组中,单击“DEM 构建”下拉按钮,在弹出的下拉菜单中选择“DEM构建”命令,弹出“DEM构建”对话框。该对话框的上半部分用来对构建 DEM 的矢量数据进行显示和操作;下半部分主要用来设置相关的参数。

四、 结语

准备好生成构建DEM的源数据后,在iDesktop中生成DEM是很方便的。在生成时,设置的高程字段只能是数字类型,设置的分辨率不宜过小,分辨率设置的越小,行列值越岁慎大,建议行列数在500-1500左右,行列数越大,DEM构建耗时也越久。

❷ 用Arcgis 将30米分辨率的DEM插值到15米或更大分辨率的DEM,恳请大神告知我详细步骤,谢谢啦

首先先把dem进行投影,使其分辨率以m为单败悉让位。然后选择data management tools - Raster工具下的resample工具,定义重采样的大小,就可以了。不过虽然分辨陆磨率精细了,但是实质上精度还跟以前一样,并未提高。察局

❸ DEM有什么用途如何建立

DEM有什么用途?如何建立?

正确答案:数字高程模型有许多用途,其中最重要的一些用途是:(1)在国家数据库中存储数字地形图的高程数据;(2)计算道理设计、其它民用和军事工程中挖填土石方量;(3)为军事目的(武器导向系统、驾驶训练)的地表景观设计与规划(土地景观构筑)等显示地形的三维图形;(4)越野通视情况分析(也是为了军事和土地景观规划等目的);(5)规划道路线路裤帆、坝址选择等;(6)不同地面的比较和统计分析;(7)计算坡度、坡向图,用于地貌晕渲的坡度剖面图。帮助地貌分析,估计侵蚀和径流等;(8)显示专题信息或将地形起伏数据与专题数据如土壤、土地利用、植被等进行组合分析;(9)提供土地景观和景观处理模型的影像模拟所需的数据;(10)用其它连续变化的特征代替高程后,DEM还可以表示如下方面:通行时间和费用、人口、直观风景标志、污染状况及地下水水位等。DEM有多种表示方法,通常所说的DEM指格网DEM和不规则三角网DEM,地形分析也基于此。建立:(1)格网DEM及其建立:格网DEM是DEM的最常用的形式,其数据的组织类似于图像栅格数据,只是每个象元的值是高程值。即格网DEM是一种高程矩阵。其高程数据可直接由解析立体测图仪获取,也可由规则或不规则的离散数据内插产生。离散点构格网DEM是在原始数据呈离散分布,或原有的格网DEM密度不够时需使用的方法。其基本思路是:选择一合理的数学模型,利用已知点上的信息求出函数的待定系数,然后求算规则格网点上的高程值。离散点构格网DEM所采用的是内插算法,插值的方法很多,如按距离加权法、多项式内插法、样条函数内插法、多面函数法等等。大量的实验证明,由于实际地形的非平稳性,不同的内插方法对DEM的精度并无显着影响,主要取决于原始采样点的密度和分布。简单而常用的为线性内插法和双线性多项式内插法。只要将与插值点距离最近的三个点(对线性内插)或四个点(对双线性多项式内插)的坐标值和高程值代入方程,即可解出全部系数,然后用插值点的坐标带入方程,即可计算出该点的高程值。(2)不规则三角网DEM(TIN)及其建立:规则三角网DEM直接利用原始采巧郑样点进行地形表面的重建,由连续的相互联接的三角面组成,三角面的形状和大小取决于不规则分布的观测点的密度和位置。所谓建立不规则三角网DEM,就是由离散数据点构建三角网,如图,即确定哪三个数据点构成一个三角形,也称为自动联接三角网。即对于平面上n个离散点,其平面坐标为(xi,yi),i=1,2,…,n,将其中相近的三点构成最佳三角形,使每个离散点都成为三角形的顶点。自动联接三角网的结果为所有三角形的三个顶点的标号,如:1,2,8;2,8,3;3,8,7。为了获得最佳三角形,在构三角网时,应尽可能使胡宽雹三角形的三内角均成锐角。其基本依据是三角形余弦定理。

❹ DEM 内插方法

DEM 建立过程中的关键环节是根据采样点的值内插计算格网点上的高程值。内插是指根据分布在内插点周围的已知参考点的高程值求出未知点的高程值,由于所采集的原始数据排列一般是不规则的,为了获取规则的 DEM,内插是必不可少的重要步骤。它是 DEM的核心问题,贯穿于 DEM 的生产、质量控制、精度评定、分析应用的各个环节。

根据不同的分类标准,有不同的内插方法分类,例如按数据分布规律分类,有基于规则分布数据的内插方法、基于不规则分布的内插方法和适合于等高线数据的内插方法等; 按内插点的分布范围,内插方法分为整体内插、局部内插和逐点内插法; 从内插函数与参考点的关系方面,又分为曲面通过所有采样点的纯二维插值方法和曲面不通过参考点的曲面拟合插值方法; 从内插曲面的数学性质来讲,有多项式内插、样条内插、最小二乘配置内插等内插函数; 从对地形曲面理解的角度,蔽拦内插方法有克立金法、多层曲面叠加法、加权平均法、分形内插等。按分布范围进行的内差主要有如下三种。

( 一) 整体内插

整体内插是指在整个区域用一个数学函数来表达地形曲面。整体内插函数通常是高次多樱乱项式,要求地形采样点的个数大于或等于多项式的系数数目。整体内插方法有整个区域上函数的唯一性、能得到全局光滑连续的 DEM、充分反映宏观地形特征等优点。但由于整体内插函数往往是高次多项式,它也有保凸性较差、不容易得到稳定的数值解、多项式系数的物理意义不明显、解算速度慢且对计算机容量要求较高、不能提供内插区域的局部地形特征等缺点。在 DEM 内插中,一般是与局部内插方法配合使用,例如在使用局部内插方法前,利用整体内插去掉不符合总体趋势的宏观地物特征。另外也可用来进行地形采样数据中的粗差检测。

( 二) 局部分块内插

局部分块内插是将地形区域按一定的方法进行分块,对每一分块,根据其地形曲面特征单独进行曲面拟合和高程内插。一般按地形结构线或规则区域进行分块,分块的大小取决于地形的复杂程度、地形采样点的密度和分布。为保证相邻分块之间的曲面平滑连接,相邻分块之间要有一定宽度的重叠,或者对内插曲面补充一定的连续性条件。这种方法简化了地形的曲面形态,使得每一分块可用不同的曲面表达,同时得到光滑连续的空间曲面。不同的分块单元可以使用不同的内插函数。常用的内插函数有线性内插、双线性内插、多项式内插、样条函数、多层曲面叠加法等。

1. 线性内插与双线性内插

形如 H = ax + by + c 的多项式称为线性平面,它将分块单元内部的地形曲面视为平面。如果在线性多项式中增加了交叉项 xy,线性内插则变成双线性内插函数: H = ax + by + cxy+ d,之所以称为双线性内插,是因为当 y 为常数时,表达的是 x 方向的线性函数,而当 x 为常数时,则为 y 方向的线性函数。

线性内插函数中有三个未知数,需要三个采样点才能唯一确定,而双线性内插函数中有四个未知数,需要四个已知点。线性内插和双线性内插函数由于物理意义明确,计算简单,是基于 TIN 和基于正方形格网分布采样数据的 DEM 内插和分析应用的最常用的方法。

2. 二元样条函数内插

所谓样条曲面,就是将一张具有弹性的薄板压定在各个采样点上,而其他的地方自由弯曲。从数学上讲,就是一个分段的低次多项式,多项式的次数一般不超过三阶。通过样条函数,可以获取在各个采样点上具有最小曲率的拟合曲面。

二元样条函数首先对采样区域进行分块,对每一块用一个多项式进行拟合,为保证各个分块之间的平滑过渡,按照弹脊并档性力学条件设立分块之间的连续性条件,即公共边界上的导数连续条件。虽然样条函数可适合的任意形状的分块单元,但一般还是将其应用在规则格网分布的采样数据中。

与整体内插函数相比较,样条函数不但保留了局部地形的细部特征,还能获取连续光滑的 DEM。同时样条函数在拟合时,由于多项式的阶数比较低,对数据误差的响应不敏感,具有较好的保凸性和逼真性,同时也有良好的平滑性。

( 三) 逐点内插

逐点内插是以内插点为中心,确定一个邻域范围,用落在邻域范围内的采样点计算内插点的高程值。逐点内插本质上是局部内插,但与局部分块内插不同的是,局部内插中的分块范围一经确定,在整个内插过程中其大小、形状和位置是不变的,凡是落在该块中的内插点,都用该块中的内插函数进行计算,而逐点内插法的邻域范围大小、形状、位置乃至采样点个数随内插点的位置而变动,一套数据只用来进行一个内插点的计算。

逐点内插法要注意两个问题,一是选择合适的内插函数,内插函数决定着 DEM 精度、DEM 连续性、内插点邻域的最小采样点个数和内插计算效率。二是确定内插点邻域,内插点的邻域大小和形状、邻域内参加内插计算的数据点的个数、采样点的权重、采样点的分布、附加信息等不仅会影响到 DEM 的内插精度,也影响到内插速度。逐点内插方法计算简单,内插效率较高,应用比较灵活,是目前较为常用的一类 DEM 内插方法。

❺ DEM的生成方法有哪些

1,人工格网法。2,立体像对法。3,高程点插值法。4,等值线插值法。5,三角网转换法

❻ 编写数字高程模型(DEM)内插程序

mia mia.....

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