數(shù)字高程模型內(nèi)插方法與數(shù)據(jù)管理課件

數(shù)字高程模型的內(nèi)插方法與數(shù)據(jù)管理《攝影測量學(xué)》（下）第四章武漢大學(xué)遙感信息工程學(xué)院攝影測量教研室移動(dòng)曲面內(nèi)插方法多面函數(shù)內(nèi)插方法有限元內(nèi)插方法數(shù)字高程模型的精度及存儲(chǔ)管理主要內(nèi)容

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

局部函數(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)插方法以每一待定點(diǎn)為中心，定義一個(gè)局部函數(shù)去擬合周圍的數(shù)據(jù)點(diǎn)。逐點(diǎn)內(nèi)插法十分靈活，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，但計(jì)算速度可能比其它方法慢（3）列出誤差方程式（2）選取鄰近數(shù)據(jù)點(diǎn)

Pxydi誤差方程式由n個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)列出的誤差方程為（4）計(jì)算每一數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán)（5）法化求解

系數(shù)F是待定點(diǎn)內(nèi)插高程值ZP對(duì)點(diǎn)的選擇除滿足n＞6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不能取得很大。當(dāng)數(shù)據(jù)點(diǎn)較稀或分布不均勻時(shí)，利用二次曲面移動(dòng)擬合可能產(chǎn)生很大的誤差移動(dòng)曲面擬合法注意事項(xiàng)采用了多個(gè)鄰近點(diǎn)之加權(quán)平均水平面移動(dòng)擬合法內(nèi)插：加權(quán)平均水平面移動(dòng)擬合法多面函數(shù)法DEM內(nèi)插“任何一個(gè)圓滑的數(shù)學(xué)表面總是可以用一系列有規(guī)則的數(shù)學(xué)表面的總和，以任意的精度進(jìn)行逼近。”也就是一個(gè)數(shù)學(xué)表面上某點(diǎn)（X，Y）處高程Z的表達(dá)式為:核函數(shù)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=1,2…m誤差方程

法化求解得m=n

全部數(shù)據(jù)點(diǎn)取為核函數(shù)的中心

多面函數(shù)法解算有限元法DEM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。若A點(diǎn)是已知高程點(diǎn)，作為觀測值，以格網(wǎng)高程Zi,j…作為待定的未知數(shù)誤差方程式虛擬觀測值誤差方程式

斷裂線的處理

HIFI內(nèi)插過程中考慮計(jì)算單元中的斷裂線的基本要點(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界線組成

（4）分子區(qū)進(jìn)行內(nèi)插計(jì)算。（3）分子區(qū)內(nèi)插的原則是：不屬于該子區(qū)的數(shù)據(jù)點(diǎn)不參加該子區(qū)的平差計(jì)算,判斷的方法“跌落法”和符號(hào)判斷法。斷裂線的處理

DEM的精度DEM精度與應(yīng)用有密切關(guān)系，必須對(duì)DEM的精度進(jìn)行估計(jì)１．由地形功率譜與內(nèi)插方法的傳遞函數(shù)估計(jì)DEM精度采樣間隔和地形的復(fù)雜程度均方誤差DEM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：將整個(gè)范圍劃分成若干地區(qū)，每一地區(qū)建立一個(gè)子庫，將這些地區(qū)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DEM數(shù)據(jù)壓縮中常用的方法有整型量存貯、差分映射及壓縮編碼等。整型量存貯DEM數(shù)據(jù)的壓縮將高程數(shù)據(jù)減去一常數(shù)Z0

很高的壓縮率，但其缺點(diǎn)是當(dāng)游程較長時(shí)，數(shù)據(jù)的恢復(fù)需要較多的運(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)開始一新的游程差分游程法(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5X5或10X10個(gè)DEM格網(wǎng)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)系是確定不變的。

壓縮編碼

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，則每一數(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

DEM的管理若DEM以圖幅為單位存貯，每一存貯單位可能由多個(gè)模型拼接而成，因而要建立一套管理軟件，以完成DEM按圖幅為單位的存貯、接邊及更新工作用戶只能讀取的，而不能寫入，只有DEM維護(hù)管理人員才有權(quán)寫入對(duì)每一圖幅可建立一管理數(shù)據(jù)文件，記錄每一