數(shù)字高程模型內(nèi)插方法與數(shù)據(jù)管理ppt課件

1、數(shù)字高程模型的內(nèi)插方數(shù)字高程模型的內(nèi)插方法與數(shù)據(jù)管理法與數(shù)據(jù)管理 下第四下第四章章攝影丈量教研室攝影丈量教研室n挪動(dòng)曲面內(nèi)插方法挪動(dòng)曲面內(nèi)插方法n多面函數(shù)內(nèi)插方法多面函數(shù)內(nèi)插方法n有限元內(nèi)插方法有限元內(nèi)插方法n數(shù)字高程模型的精度及存儲(chǔ)管理數(shù)字高程模型的精度及存儲(chǔ)管理主要內(nèi)容主要內(nèi)容 數(shù)字高程模型的內(nèi)插方法數(shù)字高程模型的內(nèi)插方法 DEM內(nèi)插就是根據(jù)參考點(diǎn)上的高程求出其它待定點(diǎn)上的高程， 整體函數(shù)內(nèi)插 部分函數(shù)內(nèi)插 逐點(diǎn)內(nèi)插法用一個(gè)整體函數(shù)擬合整個(gè)區(qū)域 逐點(diǎn)內(nèi)插方法逐點(diǎn)內(nèi)插方法以每一待定點(diǎn)為中心，定義一個(gè)部分函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)。逐點(diǎn)內(nèi)插法非常靈敏，精度較高，計(jì)算方法簡單又不需很大的計(jì)算機(jī)內(nèi)存，

2、但計(jì)算速度能夠比其它方法慢piipiiYYYXXXl建立部分坐標(biāo)挪動(dòng)曲面擬合法挪動(dòng)曲面擬合法對(duì)DEM每一個(gè)格網(wǎng)點(diǎn)，將坐標(biāo)原點(diǎn)移至該DEM格網(wǎng)點(diǎn)PXp，Yp3列出誤差方程式FEyDxCyBxyAxZ22RYXdiii222選取臨近數(shù)據(jù)點(diǎn) Pxyd iFEYDXCYBYXAXviiiiiii22ZMXV誤差方程式由n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)列出的誤差方程為 1111222222222211211121nnnnnnYXYYXXYXYYXXYXYYXXMFCBAXnzzzZ21nvvvV21內(nèi)插參數(shù)解算4計(jì)算每一數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán) 21iidp2)(iiiddRp22kdiiep5法化求解 PZMPMMXTT1)(系數(shù)F是待

3、定點(diǎn)內(nèi)插高程值ZP對(duì)點(diǎn)的選擇除滿足n6外，應(yīng)保證各個(gè)象限都有數(shù)據(jù)點(diǎn)，當(dāng)?shù)匦纹鸱^大時(shí)，半徑R不能獲得很大。當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)較稀或分布不均勻時(shí)，利用二次曲面挪動(dòng)擬合能夠產(chǎn)生很大的誤差 挪動(dòng)曲面擬合法本卷須知挪動(dòng)曲面擬合法本卷須知niiniiippZpZ11采用了多個(gè)臨近點(diǎn)之加權(quán)平均程度面挪動(dòng)擬合法內(nèi)插： 加權(quán)平均程度面挪動(dòng)擬合法多面函數(shù)法多面函數(shù)法DEMDEM內(nèi)插內(nèi)插“任何一個(gè)圓滑的數(shù)學(xué)外表總是可以用一系列有規(guī)那么的數(shù)學(xué)外表的總和，以恣意的精度進(jìn)展逼近。也就是一個(gè)數(shù)學(xué)外表上某點(diǎn)X，Y處高程Z的表達(dá)式為:),(),(),(),(),(222111,1nnnjjnjjYXYXqaYXYXqaYXYXqaYX

4、YXqaYXfZ2122)()(),(jjjjYYXXYXYXqnm 核函數(shù)核函數(shù)2122)()(),(jjjjYYXXYXYXqijnjjiqaZ1可任選其中n個(gè)為核函數(shù)的中心點(diǎn)Pj(Xj,Yj) 各數(shù)據(jù)點(diǎn)應(yīng)滿足 i=1,2m誤差方程 mnmnmmnnmzzzaaaqqqqqqqqqvvv212121222211121121ZQaV法化求解得ZQQQaTT1)(恣意一點(diǎn)上的高程Zk(Kn)為 ZQQQQaQZTTTkTkk1)(21knkkTKqqqQ),(jjkkkjYXYXqq 其中ZQa1ZQQZTKK1m=n 全部數(shù)據(jù)點(diǎn)取為核函數(shù)的中心 nnnnnnknkkKzzzqqqqqqqqq

5、qqqZ211212122211121121多面函數(shù)法解算多面函數(shù)法解算有限元法有限元法DEMDEM內(nèi)插內(nèi)插為了解算一個(gè)函數(shù)，把它分成為許多適當(dāng)大小的“單元，在每一單元中用一個(gè)簡單的函數(shù)，例如多項(xiàng)式來近似地代表它。一次樣條有限元DEM內(nèi)播 1, 11, 1,)1 ()1 ()1)(1 (),(jijijijiyCxyCxCyxCyxyxx, y是以格網(wǎng)邊長為單位時(shí)點(diǎn)A相對(duì)于點(diǎn)Pij的坐標(biāo)增量 Axy假設(shè) A點(diǎn)是知高程點(diǎn)，作為觀測值，以格網(wǎng)高程Zi,j作為待定的未知數(shù) jijiAZYXZYXv, 1,)1 ()1)(1 (AjijiZYZXYZX1, 11,)1 (誤差方程式誤差方程式iiiii

6、AiAYYXXddYYYdXXX11/)(/)()10()10(YX虛擬觀測值誤差方程式 02),(02),(1,1,1,1jijijiYjijijiXZZZjivZZZjiv斷裂線的處置 HIFI內(nèi)插過程中思索計(jì)算單元中的斷裂線的根本要點(diǎn)如下 l作線性內(nèi)插，加密斷裂線點(diǎn)，特別是斷裂線與DEM格網(wǎng)線交點(diǎn)之平面坐標(biāo)與高程2將計(jì)算單元按斷裂線劃分成子區(qū)，確定每個(gè)子區(qū)由哪幾條斷裂線與邊境限組成 4分子區(qū)進(jìn)展內(nèi)插計(jì)算。3分子區(qū)內(nèi)插的原那么是：不屬于該子區(qū)的數(shù)據(jù)點(diǎn)不參與該子區(qū)的平差計(jì)算 , 判別的方法“跌落法 和符號(hào)判別法 。斷裂線的處置 DEMDEM的精度的精度DEM精度與運(yùn)用有親密關(guān)系，必需對(duì)DEM

7、的精度進(jìn)展估計(jì) 由地形功率譜與內(nèi)插方法的傳送函 數(shù)估計(jì)DEM 精度 )2cos()(0kkkLkXCxZ)2cos()(0kkkLkXCxZ220220202)(1 21)1 (21)(21kkmkkkkmkkmkkzCuHCCCdXCC采樣間隔和地形的復(fù)雜程度 dXLkXCLkXCLdXXZXZLLkkkkkkLz2000202)2cos()2cos(1)()(1均方誤差 利用檢查點(diǎn)的DEM精度評(píng)定 在DEM內(nèi)插時(shí)，預(yù)留一部分?jǐn)?shù)據(jù)點(diǎn)不參與DEM內(nèi)插，作為檢查點(diǎn)，其高程為Zkk=1，2，n。在建立DEM之后，由DEM內(nèi)插出這些點(diǎn)的高程為，那么 DEM的精度為nkkkDEMZZn122)(1DE

8、MDEM的存貯管理的存貯管理 1.DEM數(shù)據(jù)文件的存貯： 文件頭+各格網(wǎng)點(diǎn)的高程 2 地形數(shù)據(jù)庫地形數(shù)據(jù)庫 ：將整個(gè)范圍劃分成假：將整個(gè)范圍劃分成假設(shè)干地域，每一地域建立一個(gè)子庫，設(shè)干地域，每一地域建立一個(gè)子庫，將這些地域合并成一個(gè)高一層次的大將這些地域合并成一個(gè)高一層次的大區(qū)域構(gòu)成整個(gè)范圍的數(shù)據(jù)庫區(qū)域構(gòu)成整個(gè)范圍的數(shù)據(jù)庫 DEM數(shù)據(jù)緊縮中常用的方法有整型量存貯、差分映射及緊縮編碼等。整型量存貯5 . 010)(0miiZZINTZDEM數(shù)據(jù)的緊縮數(shù)據(jù)的緊縮將高程數(shù)據(jù)減去一常數(shù)Z0 nnZZZZZZZZ21021011001100011000100ZZ), 2 , 1(1niZZZiii差分映

9、射相鄰數(shù)據(jù)間的增量，數(shù)據(jù)范圍較小，可以利用一個(gè)字節(jié)存貯一個(gè)數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)緊縮至原有存貯量的近四分之一 很高的緊縮率，但其缺陷是當(dāng)游程較長時(shí)，數(shù)據(jù)的恢復(fù)需求較多的運(yùn)算時(shí)間 當(dāng)差分的絕對(duì)值大于127時(shí)，將該數(shù)據(jù)之前的數(shù)據(jù)作為一個(gè)游程，而從該項(xiàng)數(shù)據(jù)開場一新的游程 差分游程法差分游程法(增量游程法增量游程法 )-128-127 小模塊差分法(小模塊增量法 ) 將DEM分成較大的格網(wǎng)小模塊，每一模塊包含5 X 5或10 X 10個(gè)DEM格網(wǎng)max/127 Z優(yōu)點(diǎn)是每一記錄長度是固定的，每一記錄與各個(gè)小模塊聯(lián)絡(luò)是確定不變的。 緊縮編碼 knkknppdddH2121log)(當(dāng)根據(jù)各數(shù)出現(xiàn)的概率設(shè)計(jì)一定的編碼，用位數(shù)bit最短的碼表示出現(xiàn)概率最大的數(shù)，出現(xiàn)概率較小數(shù)用位數(shù)較長的碼表示，那么每一數(shù)據(jù)所占的平均位數(shù)比原來的固定位數(shù)16或8小數(shù)據(jù)的平均最小位數(shù)可用信息論中熵的定義計(jì)算 DEMDEM的管理的管理假設(shè)DEM以圖幅為單位存貯，每一存貯單位能夠由多個(gè)模型拼接而成，因此要建立一套管理軟件，以完成DEM按圖幅為單位的存貯、接邊及更新