南京大学城市与资源学系 第二章数字地面模型的数据获取第二部分.pdfVIP

Digital Terrain Model 第二章 数字地面模型的数据获取 城市与资源学系 陈刚 chengang_sohu@ 2004.02 第二节 地形数据采样的理论、方法 2.1 数据采样理论是DTM数据采集的基础理论 2.2 地形数据采样的不同观点 2.3 采样数据集的基本属性 chengang_sohu@ 2.1 数据采样理论是DTM数据采集的基础理论 从理论上讲，地表包含无穷多的点，而要获取关于地表的全部几何信 息，则需要量测无穷多数量的地面点。 从实践上讲，特定区域的地表形态信息完全可以由关于地面信息的有限 点集或数学函数来描述，获取无穷多点的数据既不现实也无必要！ 特定区域的地表信息可以通过DEM的重建近似完整地表达出来。对一 个具体DEM项目来说，并不需要DEM表面的所有点数据，只需量测表 达地表所需要的数据点。那么，如何以有限的地面高程点来表达完整的 地形表面，这需要采样理论来解决。 （抽样与量化） “如果对某一函数g(x) 以间隔DX进行抽样，则函数高于1/(2DX)的频率部分 将不能通过对采样数据的重建而恢复”。—— Nyquist采样定理 chengang_sohu@ 2.1 数据采样理论是DTM数据采集的基础理论（续） 采样定理在地形采样中的应用含义可表述如下： 假设某一地形剖面具有足够的长度来表达局部地形，那么此剖面可 用有限数量的一系列正弦波和余弦波的和来表示。对这束波而言，存在 一最大频率值F ，那么根据采样定理，如果沿剖面以小于1/(2F)的间隔来 抽样，则此地形剖面可由采样数据完全恢复。 推而广之，采样定理同样适用于决定相邻剖面之间的采样间隔，从 而得以获取由DEM所表示的地形表面的足够信息。 另一方面，如果地形剖面的采样间隔是DX ，那么波长小于2DX 的地 形信息将完全损失。 chengang_sohu@ 2.2 地形数据采样的不同观点 基于统计学观点的采样 DEM表面可以看作是点的特点集合（或称采样空间），对于集合的采样有随机 和系统两种方法。 基于几何学观点的采样 DEM表面可通过不同的几何结构来表示，这些结构按自身性质分为规则和不规 则两种形式。 基于特征的的采样 DEM表面由有限数量的点组成，每一点所包括的信息可能因点在DEM表面上位 置不同而变化。因此，可将DEM表面上的点分为两组，一组由特征点（线）组 成，另一组由随机点组成。 chengang_sohu@ 2.3 采样数据集的基本属性 采样数据的分布 通常由数据位置和结构来确定。位置可由地理坐标系统中的经纬度或格网坐标 系统来决定，结构则包括规则及不规则格网数据结构。 数据密度 可由几种方式指定，如相邻两点之间的距离、单位面积内的点数、截至频率 等。 chengang_sohu@ 第三节 数字高程模型原始数据采集 摄影测量和地形图数字化方法是大规模DEM采集最有效的两种方式， 也是最为普遍采用的方式。 从数据源获取DEM的原始数据是建立数字高程模型的第一道工序。它 的重要性可以说明如下： 不论从哪种数据源、采用何种数据采集方法(手工、半自动、全数字化) ，原 始数据采集所需的工作量和经费，都要占去总工作量的绝大部分，尤其是手工 采集和半自动采集，是总工作流程中劳动强度最大的工序。 数字高程模型产品的精度很大程度上决定于原始数据点集的密度和分布方式 。点集密度决定数据采集的工作量，而好的点位分布方式又要求对测区地貌特 征有很好的理解，并一定程度上取决于测区地貌的复杂程度。 chengang_sohu@ 3.1 摄影测量数据采集方法 以摄影测量立