论文题目: 地貌信息提取中的结构化问题研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 地图学与地理信息系统
作者: 王涛
导师: 毋河海
关键词: 地形地貌,数字地形模型,地形结构化,地性线,谷地线,等高线,空间关系
文献来源: 武汉大学
发表年度: 2005
论文摘要: 地形地貌控制着地球表面上水分、热量的再分配,进而对气候、水文、土壤、生态乃至人类有着重要的影响,而它本身也是人类认识自然、改造自然的重要客体。近二十年来,电子和航天技术突飞猛进,在获取了关于大自然详细而又客观的定量数据的基础上,人类对自己生活的地球的认识早已脱离了质朴的探险活动所带来的感性体验,而这个基础就是海量的地理空间信息,其中最为重要的是地表形态的数据,因为它为所有其他地理要素提供了空间参考框架。地形地貌一直以来都是地学领域的重要研究对象之一,作为研究地表之上以位置为主导的所有现象和实体的描述表达和信息管理的学科,地图学与地理信息系统为地形数据的获取、数据管理、空间分析和工程应用提供了重要的理论和技术支撑,在等高线、规则高程格网、不规则高程三角网的数据结构上,各种可视化手段为人们提供了认识世界的直观而又高效的方式,坡度、坡向、曲率等基本的地形参数以及体积、通视性、水文参数等的计算为工程应用提供了基础,但是这些基础的计算尚不能满足大量更高层次应用的需要。同时一方面,当前的数据量已经巨大到惊人的程度,一方面,人们对于随时随地的使用高精度的数据有着更高的期望,这就要求数字地形数据能够以高效的方式在各种介质上传递并再现。另外,对于如此海量的数据无论使用何种逼真的可视化技术,也难以让人迅速有效的找到其中需要的知识,它已经远远超出了人脑认知的尺度范围。这一切都要求新型的数字地形模型。 早在计算机出现之前就被提出来的地性线模型为进一步的研究搭起了发展的桥梁。以地性线为基础构建面向对象的地形数据模型既可以大大压缩低层次数据表达方式的数据量,还能提高人们所能使用到的数据层次,并且可以为地貌自动综合、水文分析等高层次的分析提供支持。本文将以此为出发点开展研究。 首先,地形的地性线模型是以已有的低层次数据模型为基础构建的一种网络化数据结构,它通过地性点和特征线记录了地形的关键要素,它与面向对象的地形数据模型之间存在着高度的关联关系。 当前分别以等高线、高程格网、高程三角网为数据源的数字地形分析算法非常丰富,然而从现有数据中自动化的提取地性线的研究并未完全成熟。基于等高线的提取算法因为数据源的主要形式发生了重要转变而发展缓慢,同时已有算法提取结果的不稳定性也使得这类算法受到一定限制,高程三角网作为地形的矢量表达形式,在可视化和表达三维空间方面有着非常优越的性质,但是对于提取地性线的问题而言,目前的算法尚有待成熟。基于规则高程格网的算法有着众多研究成果,其中流水累积法、形态法和曲面分析法是其中最为重要的三种。本文结合前两种算法,设计了新的算法模型。第一步使用流水累积法提取出基本谷地线,
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.2 研究现状
1.2.1 等高线
1.2.2 规则高程格网
1.2.3 不规则高程三角网
1.2.4 数字地形分析
1.3 地形数据的结构化
1.3.1 地形分类
1.3.2 地性线网络模型
1.3.3 地形数据的结构化
1.4 本文结构
第2章 从高程格网中提取地性线
2.1 地性线网络的提取方法
2.1.1 基于等高线的提取方法
2.1.2 基于高程格网的提取方法
2.1.3 基于高程三角网的提取方法
2.2 高程格网数据的获取与准备
2.2.1 SRTM的高程格网数据
2.2.2 空缺部分的内插补齐
2.3 基本谷地线的提取
2.3.1 洼地的填平
2.3.2 高程点的流向确定
2.3.3 流水累积矩阵的计算
2.3.4 谷地线的提取以及相关信息的构建
2.3.5 谷地线的后处理
2.3.6 存在的问题
2.4 局部形态法扩展基本谷地线
2.4.1 一级谷地段上游点的延伸
2.4.2 局部谷地点下行
2.5 噪声的消除以及谷地线的校正
2.5.1 平直谷地线
2.5.2 长度为1的一级谷地段
2.5.3 粘连于高级别谷地段的一级谷地段
2.5.4 一级谷地线段下游相互粘连
2.5.5 两根一级谷地段上游粘连
2.5.6 高级别谷地段之间的粘连
2.6 本章小结与展望
第3章 顾及地形特征的等高线提取
3.1 生产等高线的诸多方法
3.2 格网中等高线内插的遍历过程
3.2.1 单元边上存在内插高程点的条件
3.2.2 遍历过程
3.2.3 交叉网格的处理
3.3 等高线起始单元边的确定
3.3.1 开曲线起始单元边的确定
3.3.2 闭曲线起始单元边的确定
3.4 等高线方向的一致化
3.4.1 后继处理法
3.4.2 新的起始单元边确定和遍历方案
3.5 顾及地形特征的起始单元边索引
3.5.1 起始单元边的最小集
3.5.2 基于区间树索引的起始单元边查找
3.5.3 运用排序优化起始单元的查找
3.5.4 比较与讨论
3.6 等高距整倍数格网点的调整和不规则等高线处理
3.7 本章小结和展望
第4章 等高线空间关系规范化描述及应用
4.1 等高线的空间关系描述
4.1.1 等高线树的概念形式
4.1.2 等高线树的构建方法
4.2 基于局域有向邻近的等高线空间关系描述
4.2.1 概念
4.2.2 基本性质
4.3 等高线上CDT的构建
4.3.1 散点集的DT构建
4.3.2 等高线约束的CDT
4.3.3 DT的数据组织
4.4 等高线有向邻近关系的建立
4.4.1 等高线方向的一致化
4.4.2 等高线有向邻近空间关系的建立
4.5 等高线空间关系的应用
4.5.1 等高线高程自动赋值
4.5.2 等高线断线的连接
4.5.3 等高线之间的区域
4.5.4 闭曲线的骨架线
4.6 本章小节与展望
第五章 总结与讨论
5.1 总结
5.2 进一步的工作
参考文献
致谢
发布时间: 2006-03-27
参考文献
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