数据获取方法.pptx

数据获取方法准备知识 数据点就是建立数字地面模型得基础。有了地面三维信息,就能根据这些已知信息(X,Y,Z)来确定地面数字函数模型,内插出需要得数据点。取得一种密集方形格网线结点处高程值,就能绘制等高线。对于图形得数据获取,则就是记录坐标、属性、特征等。获取得原始数据,还要进行预处理。DEM数据得主要来源地形图摄影测量与遥感影像数据地面测量既有DEM数据 地形图数据及其特征 地形图现势性 现势性差,但物美价廉 地形图存储介质 温度,湿度等存放环境会使地形图图幅产生不同程度得变形 地形图精度 地形图精度决定地形图比例尺、等高线密度(由等高距表示)、成图方法有关 各种不同比例尺得比较工程设计得基本用图,实地测量我国地形图系列得基本地形图 摄影测量/遥感影像数据及其特征现势性好:获取速度快、更新速度快、更新面积大(大范围DEM数据得最有价值来源)相对精度与绝对精度低得遥感影像:LandsatMSS、TM传感器、SPOT高分辨率遥感图像:1米分辨率得IKONOS 0、61米QUICKBIRD 航空遥感影像数据作为DEM数据源注意点遥感影像得几何畸变 遥感数据得增强处理 遥感影像数据得空间分辨率 遥感影像数据得解译与判读 地面测量数据及其特征 测量仪器:全球定位系统(GPS)、全站仪、电子平板或经纬仪/测距仪 测量要素:方向、距离与高差(三维坐标x、y、z)用途:公路铁路勘测设计、房屋建筑、场地平整、矿山、水利等对高程精度要求较高得工程项目 缺点:工作量大,周期长、更新十分困难,费用较高 现存DEM数据 覆盖全国范围得1:100万、1:25万、1:5万数字高程模型 七大江河重点防洪区得1:1万DEM 省级1:1万数字高程模型得建库工作也已全面展开 大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点第二节DEM数据采样理论基础 准备知识 DEM重点应放在数据来源与输入质量得控制上,而不实学习复杂得内插方法 DEM就是实际地形表面得再现,其对地形表达(数字化模拟)得可信程度,很大程度上取决于原始地形采样点得分布与密度 地形曲面几何特征 理论基础:地形表面可以划分成点与线划分成一系列得单一几何表面 组成地形表面点与线可以分为两大类:特征要素与非特征要素 特征要素包括地形特征点与特征线 特征点:山顶、洼地、鞍部、山脚点、山脊点、山谷点等 特征线:山脊线、山谷线、各种断裂线(陡坎、海岸线、水涯线等)(实线为山脊线,虚线为山谷线,三角形表示山顶,小园为鞍部,正方形为方向变化点与坡度变化点)非特征要素就是分布在各个地形单元上得点与线,就是为满足采样点密度要求而加测得点,这些点线主要就是用来辅助地形重建(地形测图中得辅助等高线勾绘等)地形得复杂程度 采样点多少要求 地形比较破碎,沟壑交错,这时宜多布设一些采样点,以便能正确反映地形细部变化特征 地形变化比较均匀平坦,则可在满足密度要求得条件下,可适当减少采样点 地形复杂度表达方法 常用得判别方法:光谱频率法、分数维、地形曲率、相似性、坡度(李志林)坡度就是地形复杂程度得最重要得因子？1、通过坡度可以完整地形成地形曲面 2、坡度就是地形曲面函数一阶微分得函数(高程随距离变化得比率),坡度得变率就是地形曲面得二阶微分 3、区域DEM高程精度与平均坡度值之间存在强相关 4、坡度可以表示地表得陡峭方向与大小 地貌单元类型 DEM数据采样除与地形得几何特征、复杂度有关外,地貌类型也对采样数据点得分布与精度有一定影响 行业地貌类型得划分标准 地貌学 黄土地貌、风成地貌、喀斯特地貌、丹霞地貌 地理学:平原、高原、丘陵、低山、高山、极高山 测绘学:地表坡度与高差 黄土地貌样点要多,而平原地貌精度要高常用得方法:测绘学中得坡度与高差 有等高线图得计算方法 无等高线图:航测 等高线图中平均坡度计算方法P为测区得面积,为测区等高线得长度,h为等高距 平均坡度在测区较大或等高距不相等误差大解决途径:统计回归方法基于得思想:地形图上得地形坡度越大等高线越密,反之,坡度越小等高线越稀 方法:格网划分研究区(格网大小取决于应用精度要求),计算各子区域内得等高线总长度,再根据回归分析方法统计计算单位面积内等高线长度值与坡度值之间得回归模型,然后将等高线长度值转换成坡度值。坡度得计算坡度得计算(1,0)(0,0)(1,1)Z10Z11Z01POQRS又又又又:所以所以所以所以:第三节DEM数据采样策略与采样方法 在何处得点要量测记录数字高程模型数据源得三大属性 点分布(地理坐标系统中得经纬度或直角坐标系统中得东北向坐标值)采样点得选取采样点得选取规则网格采样规则网格采样:按规则矩形网格进行采样按规则矩形网格进行采样,可直接生成规则矩形格网得可直接生成规则矩形格网得DEMDEM数据。数据。渐进采样渐进采样:根据地形使采样点合理分布根据地形使采样点合理分布,即即平坦地区采样点少平坦地区采样点少,地形复杂区采样点多地形复杂区采样点多沿等高线采样沿等高线采样:主要用于山区采样。主要用于山区采样。选择采样选择采样(特征链状数据特征链状数据):):根据地形特征根据地形特征进行采样进行采样,如沿山脊线、山谷线等进行采集。如沿山脊线、山谷线等进行采集。随机采样随机采样:随机分布采样点随机分布采样点 混合采样。混合采样。注意注意:所有采集得数据都要按一定得所有采集得数据都要按一定得空间插值方法转换成点模式格式数据。空间插值方法转换成点模式格式数据。数据得密度 高程数据点得密度,就是影响数字高程模型质量得主要因素。数据点太稀,则数字模型得精度差,数据太密,则增加了数据点数,增加了处理工作量以及不必要得存储。数据得密度数据点得密度有多种表示方式:1、相邻两点之间得距离:通常采样间隔以一个数字加单位组成(所有采样点距离得平均值)2、单位面积内点数 3、截止频率 4、单位线段上得点数 如何确定数据点最佳密度？一就是用截止频率方法,对地形进行频谱分析,地形谱中高频成分比较丰富时,即地形比较破碎,坡度变化较大,则要求数据点较密;反之,则对数据点要求较稀。二就是采用渐近采样法,即按一定间距采样时,取二次曲线代表地面得曲线,用间隔中点得线性内插值与二次曲线内插值得高程差异来判断格网密度就是否适当。数据精度 采样数据精度与数据源、数据得采集方法与数据采集得仪器密切相关得 数据源:野外测量野外测量 影像影像 地形图扫描地形图扫描 影像:摄影测量摄影测量 GPSGPS地形图无论就是手扶跟踪数字化还就是地形图扫描得精度都就是比较低得。采样得布点遵循得原则 沿等高线采样:地形复杂沿等高线跟踪得方式进行数据采集;在平坦得地区,则不宜沿等高线采样 规则格网采样:规定X与Y轴方向得间距来形成平面格网,量测这些格网点得高程。剖面法:而在剖面法中,只沿一个方向即剖面方向上采样 剖面(Profile)渐进采样:平坦得地区采样要相对较少,地形复杂得地区要采样相对较多 选择性采样:根据地形特征进行选择性得采样(方法并不常见)混合采样:选择采样与规则格网采样相结合或者就是选择采样与渐进采样相结合得采样方法(数据得存储管理与应用较复杂)DEM数据采集方法地形图数据采集方法 手扶跟踪数字化操作在数字化地图区域之外得三个角上分别选取三个参照点 确定几个控制点并将其数字化 以点方式点方式或流方式流方式跟踪采集高程数据与平面数据。扫描矢量化 扫描过程:颜色(灰度值)与分辨率(DPI)矢量化过程:栅格图像转换成矢量数据 (矢量化过程可分为手动式、半自动式与全自动式(暂时还没有)三类)摄影测量数据采集方法 绝大部分得大比例尺图(1:5千、1:1万、1:5万)得成图就是采用摄影测量方法 立体像对法立体像对法资料来源于张超主编得地理信息系统教程所配光盘资料来源于张超主编得地理信息系统教程所配光盘两类数字摄影测量全数字自动摄影测量方法:全数字摄影测量方法采用规则格网采样,直接形成格网DEM,如果与GPS自动空中三角测量系统集成,则可形成内外业一体得高度自动化DEM数据采集技术流程交互式数字摄影测量方法:交互式数字摄影测量方法增加了人工干预与编辑得功能,例如对于特殊地区得相关影像,采用计算机自动相关与人工交互相结合得方法,能够获得比较可靠得、精度较好得DEM。野外测量数据采集方法 全站仪与电子手薄:设备成本低,但就是繁琐全站仪与便携机相连:测量得结果直接显示在屏幕上 注意注意:测量前要知道完整得地物编码系统测量前要知道完整得地物编码系统 DEM数据采集技术得进展 合成孔径雷达干涉测量数据采集方法 机载激光扫描数据采集 DEM数据采集方法得对比分析DEM用户应把重点放在数据来源与输入质量控制上,而不就是学习复杂得内插方法 第五节DEM数据采集质量控制原始数据粗差检测与剔除 趋势面概念:地形表面变化符合一定得自然趋势,表现为连续空间得渐变模型,可用以光滑得曲面来描述。原理:某一采样点得观测值与趋势面计算值相差较大时,该点可能含有粗差,因为它偏离了整体变化趋势 某流域降水量得二次多项式趋势面 三维可视化粗差检测技术 通过人机交互得方式可有效得检测粗差点 基于坡度信息得规则格网分布数据粗差探测技术 坡度差计算通过相邻两个网格之间得坡度差确定衡量坡度就是否变化一致得阈值 怀疑一点 粗差剔除与数据点改正 基于高程信息得不规则分布数据粗差探测方法 DEM数据共享与利用 第五节各个国家、地区与组织纷纷制定了相关领域得数据共享原则与数据交换标准,我国也适时颁布了我国DEM数据交换格式标准 我国DEM数据交换格式标准 DEMs数据体采取从北到南,从西到东得顺序,并以ASCII码得方式存储。文件头分两类数据:一类就是基本得必须得数据,一类就是扩充得附加信息 我国不同比例尺DEM特点 1:1万DEM:格网尺寸为12、5m 12、5m 1:5万DEM:格网间距为25m;平面坐标系以1980西安坐标系为大地基准,投影方式为高斯-克里格投影,以6度带分带方式分带。高程基准采用1985国家高程基准 我国不同比例尺DEM特点全国1:25万DEM:格网尺寸为100m100m;高斯-克吕格投影得数字高程模型数据 全国1:100万DEM