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挪動曲面內(nèi)插方法挪動曲面內(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管理數(shù)字高程模型的精度及存儲管理主要內(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)參考點上的高程求出其它待定點上的高程， 整體函數(shù)內(nèi)插 部分函數(shù)內(nèi)插 逐點內(nèi)插法用一個整體函數(shù)擬合整個區(qū)域 逐點內(nèi)插方法逐點內(nèi)插方法以每一待定點為中心，定義一個部分函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點。逐點內(nèi)插法非常靈敏，精度較高，計算方法簡單又不需很大的計算機內(nèi)存，

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

3、定點內(nèi)插高程值ZP對點的選擇除滿足n6外，應(yīng)保證各個象限都有數(shù)據(jù)點，當(dāng)?shù)匦纹鸱^大時，半徑R不能獲得很大。當(dāng)數(shù)據(jù)點較稀或分布不均勻時，利用二次曲面挪動擬合能夠產(chǎn)生很大的誤差 挪動曲面擬合法本卷須知挪動曲面擬合法本卷須知niiniiippZpZ11采用了多個臨近點之加權(quán)平均程度面挪動擬合法內(nèi)插： 加權(quán)平均程度面挪動擬合法多面函數(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，以恣意的精度進展逼近。也就是一個數(shù)學(xué)外表上某點X，Y處高程Z的表達式為:),(),(),(),(),(222111,1nnnjjnjjYXYXqaYXYXqaYXYXqaYX

4、YXqaYXfZ2122)()(),(jjjjYYXXYXYXqnm 核函數(shù)核函數(shù)2122)()(),(jjjjYYXXYXYXqijnjjiqaZ1可任選其中n個為核函數(shù)的中心點Pj(Xj,Yj) 各數(shù)據(jù)點應(yīng)滿足 i=1,2m誤差方程 mnmnmmnnmzzzaaaqqqqqqqqqvvv212121222211121121ZQaV法化求解得ZQQQaTT1)(恣意一點上的高程Zk(Kn)為 ZQQQQaQZTTTkTkk1)(21knkkTKqqqQ),(jjkkkjYXYXqq 其中ZQa1ZQQZTKK1m=n 全部數(shù)據(jù)點取為核函數(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簡單的函數(shù)，例如多項式來近似地代表它。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)邊長為單位時點A相對于點Pij的坐標(biāo)增量 Axy假設(shè) A點是知高程點，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)插過程中思索計算單元中的斷裂線的根本要點如下 l作線性內(nèi)插，加密斷裂線點，特別是斷裂線與DEM格網(wǎng)線交點之平面坐標(biāo)與高程2將計算單元按斷裂線劃分成子區(qū)，確定每個子區(qū)由哪幾條斷裂線與邊境限組成 4分子區(qū)進展內(nèi)插計算。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)點不參與該子區(qū)的平差計算 , 判別的方法“跌落法 和符號判別法 。斷裂線的處置 DEMDEM的精度的精度DEM精度與運用有親密關(guān)系，必需對DEM

7、的精度進展估計 由地形功率譜與內(nèi)插方法的傳送函 數(shù)估計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 利用檢查點的DEM精度評定 在DEM內(nèi)插時，預(yù)留一部分?jǐn)?shù)據(jù)點不參與DEM內(nèi)插，作為檢查點，其高程為Zkk=1，2，n。在建立DEM之后，由DEM內(nèi)插出這些點的高程為，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)點的高程 2 地形數(shù)據(jù)庫地形數(shù)據(jù)庫 ：將整個范圍劃分成假：將整個范圍劃分成假設(shè)干地域，每一地域建立一個子庫，設(shè)干地域，每一地域建立一個子庫，將這些地域合并成一個高一層次的大將這些地域合并成一個高一層次的大區(qū)域構(gòu)成整個范圍的數(shù)據(jù)庫區(qū)域構(gòu)成整個范圍的數(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，可以利用一個字節(jié)存貯一個數(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，數(shù)據(jù)的恢復(fù)需求較多的運算時間 當(dāng)差分的絕對值大于127時，將該數(shù)據(jù)之前的數(shù)據(jù)作為一個游程，而從該項數(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DEM格網(wǎng)max/127 Z優(yōu)點是每一記錄長度是固定的，每一記錄與各個小模塊聯(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