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顾及梯田地形的Grid_TIN混合格网数字高程模型研究

第２９卷　第２期２０１３年３月

地理与地理信息科学Ｇｅｏｇｒａｐｈｙ　ａｎｄ　Ｇｅｏ－Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ＳｃｉｅｎｃｅＶｏｌ．２９　Ｎｏ．２Ｍａｒｃｈ　

２０１３收稿日期：２０１２－０８－２３；　修回日期：

２０１２－１０－２３基金项目：国家自然科学基金项目（

４０８７２１６６）；合肥工业大学创新群体计划项目（２００９ＨＧＣＸ０２３３）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（２０１１ＨＧＢＺ１３３１

）作者简介：

赵卫东（１９６９－），男，博士，副教授，主要从事黄土高原梯田地形ＤＥＭ数字表达的相关研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈａｏｗｄ６６＠１６３．ｃｏｍｄｏｉ：１０．７７０２／ｄｌｙｄｌｘｘｋｘ２０１３０２０３顾及梯田地形的Ｇｒｉｄ－Ｔ

ＩＮ混合格网数字高程模型研究

赵卫东，徐　媛，马　雷，周春寅，钱家忠

（合肥工业大学资源与环境工程学院，安徽合肥２３０００９

）摘要：针对格网ＤＥＭ难以对黄土高原梯田地形进行有效数字表达的问题，

基于面向对象思想提出了能够顾及梯田地形的Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ（Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ　ｂａｓｅｄ　

ＤＥＭ，ＧＴ－ＤＥＭ）概念及其数据模型，并阐明其主要特征及与传统ＤＥＭ的关系。以陕西绥德县辛店沟小流域水平梯田为例，利用现有１∶１万格网ＤＥＭ、

梯田特征点线及其外围边界线，构建出能够充分顾及梯田地形的ＧＴ－ＤＥＭ。研究表明，利用现有格网ＤＥＭ和梯田地形特征点线构建顾

及梯田地形ＧＴ－ＤＥＭ的技术可行。ＧＴ－ＤＥＭ不仅可对研究区全局地形进行粗略表达，

而且可对其局部梯田地形进行精细表达。该研究是对如何提高ＤＥＭ的梯田地形数字表达能力的有益探索，对进一步提高ＤＥＭ对淤地坝、

鱼鳞坑等其他人工地形的数字表达能力具有重要借鉴意义。

关键词：ＧＴ－ＤＥＭ；ＤＥＭ；梯田地形；数据模型；Ｇｒｉｄ－Ｔ

ＩＮ混合格网中图分类号：Ｐ２０８；Ｓ１５７．３文献标识码：Ａ文章编号：１６７２－０５０４（２０１３）０２－００１１－０６

０　引言

黄土高原地区坡面水土流失严重，为了降低坡

面水土流失程度和对坡地进行改造以增加农作物产

量，

一般在山坡坡面上修建梯田等坡面水保工程。尽管格网ＤＥＭ（Ｇｒｉｄ－ｂａｓｅｄ　

ＤＥＭ，Ｇ－ＤＥＭ）在黄土高原水土保持等领域中得到了较广泛应用，但由于

梯田地形在形态特征上具有“继承性、规则性和易变

性”［１］，导致Ｇ－ＤＥＭ难以对梯田地形进行有效数字表达与分析，其主要表现为：由于梯田陡直台阶被光滑化或丢失，导致Ｇ－ＤＥＭ在梯田台阶附近的数字地形分析误差偏大，使其难以满足水土保持等各类工程应用需求。为此，有必要对能够充分顾及梯田地形的新型ＤＥＭ概念、数据模型等相关理论和方法进行深入探讨和研究。多分辨率ＤＥＭ研究主要集中在两方面：基于Ｇｒｉｄ－Ｔ

ＩＮ混合数据模型和基于多级格网数据模型。在基于Ｇｒｉｄ－Ｔ

ＩＮ混合数据模型研究方面，Ｅｂｎｅｒ等首次提出了Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网数据模型［２，３］，在地形简单地区采用Ｇ－ＤＥＭ数据模型，

在地形复杂地区采用ＴＩＮ数据模型。德国斯图加特大学研制的

ＳＣＯＰ程序采用该数据模型对复杂地形进行描述，

取得了较好的数字地形三维可视化效果。但由于该

程序利用正方格网线分割地形特征线，破坏了特征线的形态和语义完整性，给该模型的特征线存储和索引及数字地形分析带来诸多不便。Ｙａｎｇ等提出一种新型Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合模型，并对其数据结构、精度和可视化技术等进行了研究［４，５］。笔者２００１年提出一种Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合模型，并利用该模型实现了部分简单微地貌的有效数字表达与三维可视化［６］。王春等利用地形特征点线信息，通过格网化分割处理，无缝嵌入到Ｇ－ＤＥＭ内部，构建出顾及特征点线的Ｆ－Ｄ

ＥＭ数据模型［７］。但该模型存在一定不足：人为分割各类特征线，当特征线形态复杂或数量多时，数

据维护的工作量和难度很大；此外，由于该模型中部

分格网单元值为复合对象数据，导致现有Ｇ－ＤＥＭ

的数字地形分析算法无法适用于该模型，严重制约

了该模型的实际应用。在基于多级格网数据模型研

究方面，龚健雅提出了矢量栅格一体化的多级正方

格网数据模型，在利用多级正方格网表达特征线方

面取得了较好效果［８］。在面向对象ＤＥＭ研究方面，尽管Ｄｉｅｔｅｒ等提出了面向对象ＤＴＭ概念，但并没有对其科学内涵及其特征等进行深入研究［

９］。此外，Ｇｒｅｇｏｒｙ、石志宽等对各类地物对象与ＤＥＭ的关系及如何从点云中提取地物对象等进行了研究［１０，１１］。杨蕾从遥感影像上提取梯田台阶边界线并获取其高程，实现了梯田地形三维可视化［１２］。综上所述，尽管部分学者提出了多种新型ＤＥＭ

数据模型，特别是基于Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ的混合格网数据模型，并对其进行了初步研究，但到目前为止，还没有一种新型ＤＥＭ数据模型能够真正顾及梯田地形并对其进行有效数字表达与分析。因此，有必要建立一种可同时保存格网高程和特征点线的顾及梯田地形的新型ＤＥＭ，使其能够保持地形特征线的完整性，从而大幅度提高ＤＥＭ对梯田等各类复杂地形的数字表达与分析能力。

１　顾及梯田地形ＤＥＭ概念及ＳｕｂＴＩＮ分类

１．１　顾及梯田地形ＤＥＭ概念及其概念模型Ｇ－ＤＥＭ具有数据结构简单、具备较完善的数字地形分析方法、且易与遥感影像融合等优势，但由于其受到空间分辨率不可变的正方格网数据模型和内插方法等多种因素的影响，导致其在梯田地形的数字表达方面存在明显不足。ＴＩＮ通过嵌入地形特征点线，可对各类复杂地形进行有效数字表达，但由于ＴＩＮ数据结构复杂性等原因，目前还难以利用ＴＩＮ对较大规模的梯田地形进行有效表达。我国基础地理数据中不同比例尺的ＤＥＭ均采用Ｇ－ＤＥＭ，因此，以国家生产的Ｇ－ＤＥＭ为基础，在梯田分布区利用ＴＩＮ模型或梯田数值模拟模型的嵌入对Ｇ－ＤＥＭ进行改造，是一种实现梯田地形数字表达的有效解决方案。

本文在充分借鉴Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ数据模型的基础上，采用面向对象思想，提出了基于梯田等对象的新型ＤＥＭ———ＧＴ－ＤＥＭ（Ｇｒｉｄ－ＴＩＮｂａｓｅｄ　ＤＥＭ），它能够充分顾及梯田地形并对其进行有效数字表达与分析。ＧＴ－ＤＥＭ一般由一个全局Ｇｒｉｄ对象（简称“全局Ｇｒｉｄ”）和多个局部ＳｕｂＴＩＮ对象（简称“局部ＳｕｂＴＩＮ”）或梯田对象（Ｔｅｒｒａｃｅ对象，简称“局部Ｔｅｒｒａｃｅ”）共同组成。局部ＳｕｂＴＩＮ或局部Ｔｅｒｒａｃｅ必须完全无缝嵌入到全局Ｇｒｉｄ之中，最终构成一个完整的由局部ＳｕｂＴＩＮ或Ｔｅｒｒａｃｅ无缝嵌入到全局Ｇｒｉｄ中的面向对象ＤＥＭ。

根据上述ＧＴ－ＤＥＭ概念，本文提出ＧＴ－ＤＥＭ概念模型如图１所示。考虑到Ｇ－ＤＥＭ是目前ＤＥＭ的主流形式，而ＴＩＮ则是现有ＤＥＭ中能够对各类复杂局部地形进行有效数字表达的ＤＥＭ，因此，首先利用面向对象思想及其相关技术把Ｇ－ＤＥＭ封装为全局性地形类———全局Ｇｒｉｄ类，然后把ＴＩＮ封装为适合对局部精细地形进行有效数字表达的局部地形类———局部ＳｕｂＴＩＮ类；此外，针对具有一系列可量测几何特征的规则分布梯田地形，构建相应的局部梯田类———局部Ｔｅｒｒａｃｅ类。通过把描述局部精细地形的局部ＳｕｂＴＩＮ、局部Ｔｅｒｒａｃｅ无缝嵌入到全局Ｇｒｉｄ中，最终形成一个完整的可充分顾及梯田地形的ＧＴ－ＤＥＭ。ＧＴ－ＤＥＭ在地形相对平坦地区采用Ｇ－ＤＥＭ数据模型，在复杂地形或梯田地形分布地区采用ＴＩＮ数据模型或梯田地形对象，并把两者无缝集成为一个完整的面向对象数据模型。

图１　ＧＴ－ＤＥＭ的概念模型

Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔｕａｌ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ＧＴ－ＤＥＭ

在本概念模型中，一个特征点的高程影响范围仅限定在一个格网单元格范围内，一条特征线的影响范围也仅局限于该特征线穿过的各个格网单元格范围内，而梯田对象的影响范围则需要根据不同的实际情况进行确定，目前认为其仅对梯田对象边界线穿过的格网单元格有影响。在图１中，该ＧＴ－ＤＥＭ中包含４个典型的局部ＳｕｂＴＩＮ（分别由一个特征点、一条非封闭特征线和两条封闭特征线构成）、一个局部Ｔｅｒｒａｃｅ和一个全局Ｇｒｉｄ，所有的局部ＳｕｂＴＩＮ对象和Ｔｅｒｒａｃｅ对象必须无缝嵌入到全局Ｇｒｉｄ对象中，所有局部对象与全局Ｇｒｉｄ之间必须具有共同的边界节点，以确保局部ＳｕｂＴＩＮ和局部Ｔｅｒｒａｃｅ与全局Ｇｒｉｄ的边界节点高程的一致性，从而确保各个对象边界上高程值的连续性。由于局部Ｔｅｒｒａｃｅ对象一般具有较复杂的边界线，因此，在其无缝嵌入到全局Ｇｒｉｄ中时，会同时生成一个由梯田外围边界约束线与全局Ｇｒｉｄ对象格网点和格网线共同组成的局部ＳｕｂＴＩＮ（图１中梯田外边界与其周边格网点和格网线组成的ＳｕｂＴＩＮ），只有通过该局部ＳｕｂＴＩＮ对象才能真正实现局部Ｔｅｒｒａｃｅ与全局Ｇｒｉｄ的无缝集成。

１．２　局部ＳｕｂＴＩＮ的分类

局部ＳｕｂＴＩＮ的构建是构建ＧＴ－ＤＥＭ的关键。根据对ＧＴ－ＤＥＭ的特点和构建局部ＳｕｂＴＩＮ类的数据源类型的分析，能够形成局部ＳｕｂＴＩＮ类的基本情形主要有如下５种。

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第地理与地理信息科学第２９卷

１．２．１　ＰＳｕｂＴＩＮ类　由落入正方格网单元格内部的特征点（Ｐｏｉｎｔ，Ｐ）和该单元格４个角点共同构建ＴＩＮ，从而形成一个相对独立的局部ＳｕｂＴＩＮ类。这种由一个或多个特征点形成的局部ＳｕｂＴＩＮ类称为ＰＳｕｂＴＩＮ类。

１．２．２　ＬＳｕｂＴＩＮ类　ＬＳｕｂＴＩＮ类由１条不封闭的独立特征曲线（Ｌｉｎｅ，Ｌ）和包含该曲线的所有正方格网单元格的角点共同形成。以这些单元格角点为高程散点，并以该曲线为特征线共同构建约束ＴＩＮ，从而形成一个相对独立的局部ＳｕｂＴＩＮ类。这种由一条或多条不封闭的特征曲线形成相对独立的局部ＳｕｂＴＩＮ类称为ＬＳｕｂＴＩＮ类。

１．２．３　ＣＬＳｕｂＴＩＮ类　ＣＬＳｕｂＴＩＮ由１条封闭的特征曲线（Ｃｌｏｓｅｄ　Ｌｉｎｅ，ＣＬ）和包含该曲线的所有正方格网单元格的角点共同形成。以这些单元格角点为高程散点，并以该封闭曲线为特征线共同构建约束ＴＩＮ，从而形成一个相对独立的局部ＳｕｂＴＩＮ类。这种由１条封闭的特征曲线形成相对独立的局部ＳｕｂＴＩＮ类称为ＣＬＳｕｂＴＩＮ类。

１．２．４　ＴＳｕｂＴＩＮ类　ＴＳｕｂＴＩＮ类由局部Ｔｅｒｒａｃｅ对象外围边界线和包含该边界曲线的所有正方格网单元格的角点共同形成。以这些单元格角点为高程散点，并以该局部Ｔｅｒｒａｃｅ对象边界线或边界线及其内部梯田台沿线为特征线共同构建约束ＴＩＮ，从而形成一个相对独立的局部ＳｕｂＴＩＮ类。这种由局部Ｔｅｒｒａｃｅ对象边界线等形成相对独立的局部ＳｕｂＴＩＮ类称为ＴＳｕｂＴＩＮ类。

１．２．５　ＭＳｕｂＴＩＮ类　当有多个特征点、多条特征线（包括多条独立的封闭或不封闭特征线和多条相交的封闭或不封闭特征线等情形）或者多个局部Ｔｅｒｒａｃｅ时，在构建ＧＴ－ＤＥＭ过程中如果任意两个局部ＳｕｂＴＩＮ对象具有共同或重叠边界时，应该把它们合并为同一个局部ＳｕｂＴＩＮ。这样就可尽量减少局部ＳｕｂＴＩＮ数量，提高ＧＴ－ＤＥＭ的索引速度，尽量保证ＧＴ－ＤＥＭ模型的唯一性和简单性，从而使ＧＴ－ＤＥＭ模型达到最优。这种由多种类型特征点线或局部Ｔｅｒｒａｃｅ类形成相对独立的复合局部Ｓｕｂ－ＴＩＮ类称为ＭＳｕｂＴＩＮ类。

根据ＳｕｂＴＩＮ类边界线条数的不同，ＳｕｂＴＩＮ类还可以分为环状ＳｕｂＴＩＮ类（简称“ＲＳｕｂＴＩＮ类”）和非环状ＳｕｂＴＩＮ类（简称“ＮＲＳｕｂＴＩＮ类”）。环状ＳｕｂＴＩＮ类一般至少包含两条封闭的边界线，而非环状ＳｕｂＴＩＮ类只包含一条封闭的边界线。一般情况下，当特征线为封闭曲线且封闭曲线内部包含完整

的正方格网单元格时可形成环状ＳｕｂＴＩＮ类，否则将形成非环状ＳｕｂＴＩＮ类。ＳｕｂＴＩＮ的分类如表１。

表１　ＳｕｂＴＩＮ分类

Ｔａｂｌｅ　１　Ｔｈｅ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＳｕｂＴＩＮ

分类标准ＳｕｂＴＩＮ类型ＳｕｂＴＩＮ特征构建元

素类型

特征点ＰＳｕｂＴＩＮ

由一个或多个特征点形成相

对独立的ＴＩＮ

不封闭

特征线ＬＳｕｂＴＩＮ

由一条或多条不封闭特征曲

线形成相对独立的约束ＴＩＮ封闭

特征线ＣＬＳｕｂＴＩＮ

由一条封闭特征曲线形成相

对独立的约束ＴＩＮ

Ｔｅｒｒａｃｅ

对象ＴＳｕｂＴＩＮ

由Ｔｅｒｒａｃｅ对象边界线或边

界线及其台沿线形成相对独

立的约束ＴＩＮ

特征点

线或

Ｔｅｒｒａｃｅ

对象

ＭＳｕｂＴＩＮ

由多种类型的特征点、特征

线或Ｔｅｒｒａｃｅ对象形成的

ＳｕｂＴＩＮ组合而成相对独立

的约束ＴＩＮ

边界线

条数

１条ＮＲＳｕｂＴＩＮ

非环状ＳｕｂＴＩＮ，只包含一条

封闭边界线

至少

２条

ＲＳｕｂＴＩＮ

环状ＳｕｂＴＩＮ，一般至少包含

两条封闭边界线

ＧＴ－ＤＥＭ通过在局部需要精细地形描述之处（一般通过在该处插入特征点线或梯田对象来精细刻画局部复杂地形）无缝嵌入约束ＴＩＮ或梯田对象，使其不仅可利用全局Ｇｒｉｄ对地势相对平坦地区进行粗略地形描述，而且可根据用户实际需求，在任意需要进行地形精细描述的局部复杂地区实现更准确的地形描述。ＧＴ－ＤＥＭ不仅可在相对平坦地区保持Ｇ－ＤＥＭ优势，而且在地形变化相对复杂地区或需要进行精细地形描述地区保持ＴＩＮ或梯田对象的优势。

综上所述，ＧＴ－ＤＥＭ是在充分吸收现有Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ特点的基础上提出并结合面向对象思想构建的新型ＤＥＭ，是对传统Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ的高度无缝集成和充分继承与扩展。当ＧＴ－ＤＥＭ中没有特征点线或局部Ｔｅｒｒａｃｅ参与模型构建时，ＧＴ－ＤＥＭ就转化为Ｇ－ＤＥＭ；当ＧＴ－ＤＥＭ中由于嵌入大量特征点线或局部Ｔｅｒｒａｃｅ，导致其构建的局部Ｓｕｂ－ＴＩＮ完全合并为一个完整的约束ＴＩＮ时，ＧＴ－ＤＥＭ就转化为ＴＩＮ。

２　顾及梯田地形ＧＴ－ＤＥＭ的主要特征２．１　与Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ的充分兼容性

由于ＧＴ－ＤＥＭ的全局Ｇｒｉｄ和局部ＳｕｂＴＩＮ分别封装了Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ的相关属性和方法，因此具有良好兼容性。一方面，ＧＴ－ＤＥＭ能够充分兼容Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ。ＧＴ－ＤＥＭ可在一定条件下方便地转换为Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ，从而可以扩大其使用范围，并可充分利用Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ的相关理论和方法。

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第２期赵卫东等：顾及梯田地形的Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网数字高程模型研究

另一方面，在现有Ｇ－ＤＥＭ或ＴＩＮ的基础上，通过添加特征线等方式，可方便地构建ＧＴ－ＤＥＭ。由于现有ＤＥＭ大多以Ｇ－ＤＥＭ或ＴＩＮ存储，因此可为ＧＴ－ＤＥＭ构建提供广泛的数据源。利用现有Ｇ－ＤＥＭ构建ＧＴ－ＤＥＭ的全局Ｇｒｉｄ，通过在需要进行精细地形描述的局部地区添加特征点线或梯田对象，构建其相应的局部ＳｕｂＴＩＮ或梯田对象，并把这些ＳｕｂＴＩＮ或梯田对象无缝集成到全局Ｇｒｉｄ中，就可以构建出ＧＴ－ＤＥＭ，从而实现Ｇ－ＤＥＭ到ＧＴ－ＤＥＭ的转化。

２．２　数字地形表达的灵活性

ＧＴ－ＤＥＭ具有能够充分顾及梯田地形特征的基于全局Ｇｒｉｄ、局部ＳｕｂＴＩＮ和局部Ｔｅｒｒａｃｅ的数据模型，使其既可以像Ｇ－ＤＥＭ一样对自然地形进行粗略描述，也可根据实际需要，对梯田等复杂地形进行局部精细描述，具有十分灵活的数字地形表达方式。因此，其可方便地同时对粗略地形和精细地形进行有效数字表达，满足用户不同的应用需求。２．３　良好的扩展性

由于ＧＴ－ＤＥＭ采用面向对象思想和技术进行数据模型的设计和实现，因此，具有良好的扩展性。该模型通过构建其他地形类（如淤地坝类、鱼鳞坑类等）并无缝嵌入到ＧＴ－ＤＥＭ中，便可实现其他复杂地形的有效数字表达。未来可在ＧＴ－ＤＥＭ现有研究成果的基础上，进一步对江南丘陵地区的水梯田、黄土高原的鱼鳞坑等其他类似的人工地形进行相应的类封装，从而实现复杂人工地形的有效数字表达。

３　ＧＴ－ＤＥＭ与其他ＤＥＭ的关系

３．１　ＤＥＭ的分类

根据ＤＥＭ数据模型的不同，本文将ＤＥＭ分为五大类（表２）：Ｇ－ＤＥＭ、ＴＩＮ、等高线、Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ和面向对象ＤＥＭ。

表２　ＤＥＭ的数据模型分类

Ｔａｂｌｅ　２　Ｔｈｅ　ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｄａｔａ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ＤＥＭ序号ＤＥＭ数据模型ＤＥＭ名称（简称）

１栅格数据模型格网ＤＥＭ（Ｇ－ＤＥＭ）

２矢量数据模型ＴＩＮ、等高线

３矢量－栅格混合模型Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ

４面向对象数据模型面向对象ＤＥＭ（ＯＯＤＥＭ）ＧＴ－ＤＥＭ属于面向对象ＤＥＭ，兼具Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ特征；Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ均具备较完善的理论和方法，得到了较广泛使用，Ｇ－ＤＥＭ使用最广泛；而Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ和面向对象ＤＥＭ目前还处于初步研究阶段，其相关理论、技术和方法还不完善，无法达到实用程度。３．２　ＧＴ－ＤＥＭ与Ｇ－ＤＥＭ及ＴＩＮ的关系

ＧＴ－ＤＥＭ与Ｇ－ＤＥＭ及ＴＩＮ的关系十分密切。由于ＧＴ－ＤＥＭ中的全局Ｇｒｉｄ类和局部ＴＩＮ类主要封装Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ的数据结构及数字地形分析方法，因此，全局Ｇｒｉｄ类和局部ＴＩＮ类实际上充分利用了Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ相关理论和方法。在构建全局Ｇｒｉｄ和局部ＴＩＮ时，可充分利用现有Ｇ－ＤＥＭ或ＴＩＮ，使其成为构建ＧＴ－ＤＥＭ的重要数据源。ＧＴ－ＤＥＭ可与Ｇ－ＤＥＭ和ＴＩＮ相互转化。

３．３　ＧＴ－ＤＥＭ与Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ和面向对象ＤＥＭ的关系

ＧＴ－ＤＥＭ与Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ和面向对象ＤＥＭ的关系也较为密切。一方面，ＧＴ－ＤＥＭ充分借鉴Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ的混合格网思想，在地形相对简单地区使用全局Ｇｒｉｄ进行粗略数字表达，在地形复杂的局部地区利用局部ＳｕｂＴＩＮ或局部Ｔｅｒｒａｃｅ进行精细数字表达。另一方面，ＧＴ－ＤＥＭ利用面向对象思想和技术，对全局Ｇｒｉｄ类、局部ＳｕｂＴＩＮ类和局部Ｔｅｒｒａｃｅ类等进行封装，使其兼备面向对象ＤＥＭ特征。与Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ不同，ＧＴ－ＤＥＭ不仅可以无缝嵌入局部Ｓｕｂ－ＴＩＮ，而且还可无缝嵌入局部Ｔｅｒｒａｃｅ等地形对象，从而实现梯田地形的有效数字表达。因此，ＧＴ－ＤＥＭ是对Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网ＤＥＭ和面向对象ＤＥＭ的继承和扩展。

４　顾及梯田地形ＧＴ－ＤＥＭ的案例研究

４．１　研究概况

本研究区位于陕西省绥德县东部辛店沟小流域附近。该区外围边界为包含整个辛店沟小流域的１∶１万Ｇ－ＤＥＭ的一个图幅范围，长约４．６８ｋｍ，宽约５．５８ｋｍ，面积约２６．１ｋｍ２。为了对该研究区内局部地区的梯田地形进行精细描述，在辛店沟小流域内部选定一个地形精细描述区（简称“精细区”）。该精细区位于现有１∶１　０００实测地形图的覆盖范围内（图２，见封３），是本文重点研究区，包含了典型水平梯田地形，面积约０．０７９ｋｍ２。

４．２　顾及梯田地形ＧＴ－ＤＥＭ的构建

顾及梯田地形ＧＴ－ＤＥＭ的构建流程如图３所示。首先，从精细区１∶１　０００地形图上获取梯田台阶边沿线（简称“台沿线”）和精细区内高程点及精细区外围边界线。由于梯田地形具有陡直台阶，因此，利用周春寅等开发的程序自动生成台沿线的偏移线［１３］。利用精细区最小外接矩形范围内的１∶１万

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第地理与地理信息科学第２９卷

Ｇ－ＤＥＭ封装出全局Ｇｒｉｄ对象。其次，

利用精细区外围边界线与正方格网线的相交关系，求出受其影

响的外围格网点，这些外围格网点既是正方格网角

点又是ＳｕｂＴＩＮ的三角形顶点，因此，被定义为Ｓｕｂ－

ＴＩＮ边界节点。最后，利用ＳｕｂＴＩＮ边界节点和精

细区内高程点，以精细区边界线和台沿线及其偏移

线为特征约束线，

构建出精细区内梯田地形约束ＴＩＮ对象———ＴＳｕｂＴＩＮ对象，并可同时实现ＴＳｕｂ－

ＴＩＮ对象与全局Ｇｒｉｄ对象的无缝集成，

从而实现顾及梯田地形ＧＴ－ＤＥＭ的构建。ＧＴ－ＤＥＭ混合格网

的构建成果如图４所示

。４．３　成果分析

图４中精细区外围区域没有梯田地形分布，因

此采用１∶１万Ｇ－ＤＥＭ生成的全局Ｇｒｉｄ进行粗略地

形表达；精细区内部分布了具有陡直梯田台阶的水

平梯田地形，因此利用梯田分布区的高程点和台沿

线及其偏移线构建的ＴＳｕｂＴＩＮ梯田对象进行精细

地形表达。从图４可以看出，该梯田对象已经无缝

嵌入到全局Ｇｒｉｄ中。为了进一步验证该模型的构

建效果，采用周春寅等提出的基于特征偏移线的三

维地形可视化方法［１３］对其进行三维地形可视化，效果如图５（见封３）所示。从图５可以更加直观地看出，局部梯田精细地形与精细区外围的粗略表达地

形保持了较好的连续性，进一步证明了ＧＴ－ＤＥＭ构建方法的可行性和有效性。５　结论顾及梯田地形ＧＴ－ＤＥＭ的案例研究成果表明，本文提出的顾及梯田地形ＧＴ－ＤＥＭ的概念模型及其面向对象数据模型合理可靠，能够满足ＧＴ－ＤＥＭ的数据组织需求。利用现有Ｇ－ＤＥＭ和梯田地形特征点线数据构建顾及梯田地形ＧＴ－ＤＥＭ的方法可行，利用该方法构建的ＧＴ－ＤＥＭ不仅可以对研究区的全局简单地形进行粗略表达，而且可对局部梯田

地形进行精细表达。本研究是对提高ＤＥＭ的梯田

地形数字表达能力的有益探索，对进一步提高ＤＥＭ

对黄土高原淤地坝、鱼鳞坑等其他人工地形的数字

表达能力具有重要借鉴意义。

ＧＴ－ＤＥＭ是一种能够充分兼容Ｇ－Ｄ

ＥＭ和ＴＩＮ的新型面向对象ＤＥＭ，是对两种传统ＤＥＭ的充分集

成和拓展。今后需要在ＧＴ－Ｄ

ＥＭ的数字地形分析方法、三维可视化和地形描述精度分析等方面做进一步

研究。

参考文献：

［１］　赵卫东．

顾及梯田地形的数字高程模型研究［Ｄ］．南京师范大学，２０１１．２１－２２．

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ｏｔｏ：ＩＳＰＲＳ，１９８８．ＩＩＩ５５６－５６５．［４］　ＹＡＮＧ　Ｂ　Ｓ，ＬＩ　Ｑ　Ｑ，ＳＨＩ　Ｗ　Ｚ．Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　

ｍｕｌｔｉ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｒｉａｎ－ｇｕｌａｔｅｄ　ｉｒｒｅｇｕｌａｒ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｍｏｄｅｌ　ｆｏｒ　ｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｏｍｐ

ｕｔｅｒｓ　＆Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００５，３１：７７－８６．［５］　ＹＡＮＧ　Ｂ　Ｓ，ＳＨＩ　Ｗ　Ｚ，ＬＩ　Ｑ．Ａｎ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ＴＩＮ　ａｎｄ　Ｇｒｉｄ　ｍｅｔｈ－ｏｄ　ｆｏｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ　ｍｕｌｔｉ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｔｅｒｒａｉｎ　ｍｏｄｅｌｓ［Ｊ］．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００５，１９（１０）：１０１９－１０３８．［６］　ＺＨＡＯ　Ｗ　Ｄ，ＴＡＮＧ　Ｇ　Ａ．Ａ　ｎｅｗ　ｄａｔａ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｆｏｒ　ｒｅｆｉｎｅｄ　ｄｉｇ－ｉｔａｌ　ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｓ［Ａ］．Ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ａｒｃｈｉｖｅｓ　ｏｆ　ｔｈｅＰｈｏｔｏｇｒａｍｍｅｔｒｙ，Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　ａｎｄ　Ｓｐａｔｉａｌ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉ－ｅｎｃｅｓ［Ｃ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＩＳＰＲＳ，２００８．１７５３．［７］　王春，汤国安，刘学军，等．特征嵌入式数字高程模型研究［Ｊ］．武汉大学学报，２００９，３４（１０）：１１４９－１１５４．

［８］　龚健雅．

ＧＩＳ中矢量栅格一体化数据结构的研究［Ｊ］．测绘学报，１９９２，２１（４）：２５９－２６６．

［９］　ＤＩＥＴＥＲ　Ｆ，ＤＩＥＴＥＲ　Ｓ．Ｔｈｅ　ｏｂｊｅｃｔ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ＤＴＭ　ｉｎ　ＧＩＳ［Ａ］．页

５１第第２期赵卫东等：顾及梯田地形的Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ混合格网数字高程模型研究

ＦＲＩＴＳＣＨ　Ｄ，ＨＯＢＢＩＥ　Ｄ．Ｐｈｏｔｏｇ

ｒａｍｍｅｔｒｉｃ　Ｗｅｅｋ′９５［Ｃ］．Ｈｅｉ－ｄｅｌｂｅｒｇ

：Ｗｉｃｈｍａｎｎ，１９９５．２９－３４．［１０］　ＧＲＥＧＯＲＹ　Ｅ　Ｔ，ＳＴＥＰＨＥＮ　Ｔ　Ｌ，ＮＩＣＯＬＥ　Ｍ　Ｇ，ｅｔ　ａｌ．Ａｎ　ｏｂ－

ｊｅｃｔ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｆｒａｍｅｗｏｒｋ　ｆｏｒ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃ　ａｎｄ　ｇ

ｅｏ－ｍｏｒｐｈｉｃ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ｕｓｉｎｇ　

ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ　ｉｒｒｅｇｕｌａｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ［Ｊ］．Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ　＆Ｇｅｏｓｃｉｅｎｃｅｓ，２００１，２１：９５９－９７３．［１１］　石志宽，符海月．一种基于点云提取微地形对象的方法［Ｊ］．地理信息世界，２００９（１）：３２－３７．［１２］　杨蕾．黄土高原微地形之梯田三维建模方法探讨［Ｊ］．西北大学学报，２００６，３６（２）：３２１－３２４．［１３］　周春寅，赵卫东，钱家忠．基于多尺度ＤＴＭ的坡式梯田三维可视化研究［Ｊ］．地理与地理信息科学，２０１１，２７（６）：４１－４９．

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｔｅｒｒａｃｅｓ－Ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ　Ｈｙ

ｂｒｉｄ　Ｍｅｓｈ　ＤＥＭＺＨＡＯ　Ｗｅｉ－ｄｏｎｇ，ＸＵ　Ｙｕａｎ，ＭＡ　Ｌｅｉ，ＺＨＯＵ　Ｃｈｕｎ－ｙｉｎ，ＱＩＡＮ　Ｊｉａ－ｚｈｏｎｇ

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｅｆｅｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　

ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ　２３０００９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｏｎｃｅｐｔ　ａｎｄ　ｄａｔａ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ａ　ｎｅｗ　ｔｅｒｒａｃｅｓ－ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ　ｂａｓｅｄ　ＤＥＭ（ＧＴ－ＤＥＭ）ａｒｅ　ｐ

ｕｔ　ｆｏｒｔｈ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓｏｆ　ｏｂｊｅｃｔ－ｏｒｉｅｎｔｅｄ　ｔｈｏｕｇｈｔ　ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｅｒｒａｃｅｓ　ｔｅｒｒａｉｎｓ　ｏｎ　ｌｏｅｓｓ　ｐｌａｔｅａｕ　ａｒｅ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｔｏ　ｂｅ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｂｙ　

ｇｒｉｄ－ｂａｓｅｄ　ＤＥＭ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｍａｉｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ　ｗｉｔｈ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ＤＥＭ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｃｌａｒｉｆｉｅｄ．Ｔａｋｉｎｇ　

ｔｈｅ　ｌｅｖｅｌ　ｔｅｒｒａｃｅｓ　ｉｎｔｈｅ　Ｘｉｎｄｉａｎｇｏｕ　ｓｍａｌｌ　ｗａｔｅｒｓｈｅｄ　ｏｆ　Ｓｕｉｄｅ　Ｃｏｕｎｔｙ　

ｉｎ　Ｓｈａａｎｘｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ　ａｓ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ　ｔｅｒｒａｃｅｓ－ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ＧＴ－ＤＥＭ　ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ　ｂｙ　

ｕｓｅ　ｏｆ　１∶１０　０００ｇｒｉｄ－ｂａｓｅｄ　ＤＥＭ　ａｎｄ　ｆｅａｔｕｒｅ　ｐｏｉｎｔｓ　ａｎｄ　ｌｉｎｅｓ　ｏｆ　ｔｅｒｒａｃｅｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｏｕｔｅｒ　ｂｏｕｎｄａｒｙ．Ｔｈｅｓｔｕｄｙ　ｓｈｏｗｓ　ｔｈａｔ　ｉｔ　ｉｓ　ｔｅｃｈｎｉｃａｌｌｙ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｔｏ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ　ｔｅｒｒａｃｅｓ－ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ　ＧＴ－ＤＥＭ　ｂｙ　

ｕｓｅ　ｏｆ　ｇｒｉｄ－ｂａｓｅｄ　ＤＥＭ　ａｎｄ　ｆｅａｔｕｒｅｐｏｉｎｔｓ　ａｎｄ　ｌｉｎｅｓ　ｏｆ　ｔｅｒｒａｃｅｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｏｕｔｅｒ　ｂｏｕｎｄａｒｙ．Ｎｏｔ　ｏｎｌｙ　ｔｈｅ　ｇｌｏｂａｌ　ｔｅｒｒａｉｎｓ　ｏｆ　ｓｔｕｄｙ　ａｒｅａｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｒｏｕｇｈｌｙ　

ｂｙＧＴ－ＤＥＭ，ｔｈｅ　ｌｏｃａｌ　ｔｅｒｒａｃｅｓ　ｔｅｒｒａｉｎｓ　ｃａｎ　ａｌｓｏ　ｂｅ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ　ｒｅｆｉｎｅｄｌｙ　ｂｙ　ｉｔ．Ｔｈｉｓ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｓ　ｕｓｅｆｕｌ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　ｔｈｅａｂｉｌｉｔｉｅｓ　ｏｆ　ＤＥＭ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｅｒｒａｃｅｓ　ｔｅｒｒａｉｎｓ　ａｎｄ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｏｆ　ｇｒｅａｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｉｎ　ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ　

ｔｈｅ　ａｂｉｌｉｔｉｅｓ　ｏｆＤＥＭ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｉｇｉｔａｌ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｔｈｅｒ　ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ　ｔｅｒｒａｉｎｓ　ｌｉｋｅ　ｃｈｅｃｋ－ｄａｍｓ　ａｎｄ　ｆｉｓｈ－ｓｃａｌｅ　ｐ

ｉｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙ　

ｗｏｒｄｓ：ＧＴ－ＤＥＭ；ＤＥＭ；ｔｅｒｒａｃｅｓ　ｔｅｒｒａｉｎ；ｄａｔａ　ｍｏｄｅｌ；Ｇｒｉｄ－ＴＩＮ　ｈｙ櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵ｂｒｉｄｍｅｓｈ（上接第１０页）

Ａ　Ｓｐａｔｉａｌ　Ｌｏａｄ　Ｂａｌａｎｃｉｎｇ　

Ｍｏｄｅｌ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＧｒｉｄＧＩＳＺＨＡＯ　Ｘｉａｏ－ｈｕｉ　１，ＦＡＮＧ　

Ｙｕ２（１．Ｓｔａｔｅ　Ｎｕｃｌｅａｒ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｌａｎｎｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ　＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　

１０００９５；２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｒｅｍｏｔｅ　Ｓｅｎｓｉｎｇ　＆ＧＩＳ，Ｐｅｋｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　

１００８７１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓ　ａ　ｓｐａｔｉａｌ　ｌｏａｄ　ｂａｌａｎｃｉｎｇ　

ｍｏｄｅｌ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｍｕｌｔｉ－ｔｈｅｍａｔｉｃ　ｌａｙｅｒｓ　ｉｎ　ＧｒｉｄＧＩＳ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｎａｍｅｄ　Ｓｐａ－ｔｉａｌ　Ｍａｒｋｅｔ　Ｍｏｄｅｌ，ｔｏ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｆｅａｔｕｒｅｓ　ｏｆ　ＧｒｉｄＧＩＳ，ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｐ

ａｔｉａｌ　ｄａｔａ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅｍａｔｉｃ　ｌａｙｅｒｓ．Ｉｔ　ｕｓｅｓ　ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ｃｈａｎｇｉｎｇ　

ｓｉｔｕａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｐｅｒｆｏｒｍ－ａｎｃｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ，ａｄｏｐｔｓ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｅ　ｔｈｅ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ（ｉｎ　ｔｈｅｏｒｙ）ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｄｅｌ．Ｅｘｐ

ｅｒｉ－ｍｅｎｔｓ　ｖｅｒｉｆｙ　ｔｈｅ　ｖａｌｉｄｉｔｙ　ａｎｄ　ｐｒａｃｔｉｃａｂｉｌｉｔｙ　

ｏｆ　Ｓｐａｔｉａｌ　Ｍａｒｋｅｔ　Ｍｏｄｅｌ．Ｋｅｙ　

ｗｏｒｄｓ：Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍｓ；ＧｒｉｄＧＩＳ；ｌｏａｄ　ｂａｌａｎｃｉｎｇ；ｍｕｌｔｉ－ｔｈｅｍａｔｉｃ　ｌａｙｅｒｓ页６１第地理与地理信息科学第２

９卷

数字高程模型期末整理复习资料

数字高程模型期末复习资料第一章 1.高程用来描述地形表面的起伏形态，传统的高程模型是等高线，其数学意义是定义在二维地理空间上的连续曲面函数，当此高程模型用计算机来表达时，称为数字高程模型。 2.数字高程模型的定义为：数字高程模型是对二维地理空间上具有连续变化特征地理现象通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟－－模型化表达和过程模拟，Digital Elevation Model，简称DEM。 3.数字地面模型是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X、Y、Z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示。 4.DEM和DTM的关系：DEM是DTM的子集，是DTM最基本的部分；20世纪60年代出现了地理信息系统的概念，其含义包括了DTM，在概念上取代了DTM。DTM提出后，其实际发展和应用中的内涵还主要局限于DEM，故二者的名称混淆使用，主要表示的都是DEM的概念。 5.数字地形表达的方式可以分为两大类：数学描述和地形描述 (1)数字描述：全局：傅立叶级数；多项式函数局部：规则的分块函数；不规则的分块函数（2）图形描述：点：不规则分布；规则分布；特征点线：等高线；特征线；剖面图面：影像；透视图；其他 6.模型是指用来表现其他事物的一个对象或概念，是按比例缩减并转换到我们能够理解的形式的事物本体。 7.模型可以分为三种不同层次：概念模型，物质模型，数学模型。 8.概念模型是基于个人的经验与知识在大脑中形成的关于状况或对象的模型。 9.物质模型通常是一个模拟的模型，如橡胶，塑料或泥土制成的地形模型。 10.数字模型一般是基于数字系统的定量模型。包括函数模型和随机模型。 11.数字模型的优点：1他是理解现实世界和发现自然规律的工具。2提供了考虑所有可能性，评价选择性和排除不可能性的机会。3帮助在其他领域推广后应用解决问题的结果。4帮助明确思路，集中精力关注问题重要的方面。5使得问题的主要成分能够被更好的观察，同时确保交流，减少模糊，并改进关于问题一致性看法的机会。 12.模型的评价：1精确性2描述的现实性3准确性4可靠性5一般性6成效性 13.数字高程模型的类型 (1)按结构分类（按其数据组织方式）基于面单元的DEM；基于线单元的DEM；基于点的DEM (2)按连续性分类（从数学角度考察DEM模型连续性、一阶导数及高阶导数等的连续情况）不连续型DEM；连续不光滑DEM；光滑DEM (3）按范围分类局部DEM；地区DEM；全局DEM 14.数字高程模型的系统结构数字高程模型的理论和技术由数据采集、数据处理和应用三部分组成。这三部分

DEM重点整理

DEM重点整理第一章概述 1. 模型：指用来表现其他事物的一个对象或概念，是按比例缩减并转变到我们能够理解的形式的事物本体。 2. 数字地面模型含义的扩展：测绘学家心目中的数字地面模型是新一代的地形图，地貌和地物不再用直观的等高线和图例符号在纸上表达，而且通过储存在磁性介质中的大量密集的地面点的空间坐标和地形属性编码，以数字的形式描述。 3. 数字高程模型的概念：数字高程模型简称DEM。它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型的一个分支，其它各种地形特征值均可由此派生。 4. 数字高程模型的含义：DEM是DTM中最基本的部分，它是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达。 5. 数字地面模型的特点：（1）易以多种形式显示地形信息；（2）精度不会损失；（3）容易实现自动化、实时化；（4）具有多比例尺特性。 6. 数字高程模型的应用范畴：见课本10页第二章数字高程模型的采样理论 1.采样的理论背景：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。反之，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。 2.数据采样策略：（1）沿等高线采样（2）规则格网采样（3）剖面法（4）渐进采样（5）选择性采样（6）混合采样 3. 数字高程模型源数据的三大属性：数据的分布、数据密度、数据精度。密度是采样数据的另一属性，可以由几种方式指定，如相邻两点之间的距离、单元面积内的点数、截止频率等。第三章数字高程模型的数据获取方法 1. 获取数字高程模型的数据的方法有哪些？（1）摄影测量数据采集方法；（2）利用合成孔径雷达干涉测量采集数据方法；（3）机载激光扫描数据采集方法；（4）从地形图采集数据的方法；（5）从地面直接采集数据的方法。 2. 目前主要的机载扫描系统的飞行高度在20m到6000m之间（但典型的应用是200m到300m），高程精度从10cm到60cm，平面精度从1mm到3cm。一套完整的系统价格一般在70-130万美元左右。 3. 数字高程模型各种数据源对比：（1）野外测量的观测数据精度是

数字地面模型(2015-2016)

2015~2016学年第二学期《数字地面模型》研究生试题一、 DEMs的内插方法主要分为哪几类？请论述每类内插方法的适用范围与特点。实际使用中应考虑那些因素合理使用这些内插方法。答：(1)DEMs的内插方法主要分为整体内插、分块内插、单点内插及剖分内插。 (2)整体函数内插法的优点是：易于理解，简单地形特征因为参考点比较少，选择低次多项式来描述就可以了。但当地貌复杂时，需要增加参考点的个数。缺点是虽然选择高次多项式固然能使数学面与实际地面有更多的重合点，但由于多项式是自变量幂函数的和式，参考点的增减或移位都需对多项式的所有参数做全面调整，从而参考点间会出现难以控制的振荡现象，使函数极不稳定。因此在DEM内插中通常不采用整体内插法。 (3)分块内插是把参考空间分成若干分块，对各分块使用不同的函数。这时的问题是要考虑各相邻分块函数间的连续性问题。相对于整体内插，分块内插能够较好地保留地物细节，并通过块间重叠保持了内插面的连续性，是应用中较常选用的策略。分块内插方法的一个主要问题是分块的大小的确定。典型的局部内插有：线性内插、局部多项式内插、双线性多项式内插、样条函数内插等、多面叠加内插法、有限元法和最小二乘配置法等。 (4)逐点内插法是以待插点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据点，数据点的范围随待插点位置的变化而移动，因此又称移动曲面法。具体有移动拟合法、加权平均法和Voronoi图法。逐点内插应用简便，但计算量较大。其关键问题在于内插窗口域的确定。这不仅影响到内插的精度，还关系到内插速度。Voronoi图的点内插算法，这被认为是目前较好的一类逐点内插法。 (5)各种内插方法在不同的地貌地区和不同采点方式下有不同的误差。应用时要根据各方法的特点，结合应用的不同侧重，从内插精度、速度等方面选取合理的最优的方法。二、简述利用DEM计算挖填土方量的计算方法。

数字测图复习题.doc有答案

一、判断题 1．野外数字采集就是使用全站仪或GPS RTK接收机在实地测定地形点位置。（V ） 2．测站信息主要包括测站点坐标（或点号）、仪器高、定向点坐标（或点号）、定向起始角度。（V ） 3．山脊线、山谷线、陡坎骨架线都是地性线。（V ） 4．在Auto CAD中任一图层都可以打开或关闭，可以设置不同颜色，可以锁定不让编辑。（V） 5．测点点号定位成图法在绘制平面图时不需（要）人工输入测点点号。（X ）6．CASS屏幕菜单主要用于绘制平面图。（V ） 7．坐标定位成图法可以设置“节点”捕捉功能。（V ） 8．对象特征管理可以修改图元的图层、颜色、线形，甚至位置（不可改）。（X ）9．绘制等高线应先建立数字高程模型（三角网）。（V ） 10．坐标定位成图法在绘制平面图时必须人工输入测点坐标（测点点号）。（X ）11．一个地物是一个图块，一幅图也可以视为图块。（V ） 12．图块不“炸开”就不能进行编辑。（V ） 14．扫描仪扫描结果是栅格数据，必须经过矢量化才能得到线划地图。（V）15．“利用CASS扫描矢量化”只能使用右侧屏幕菜单，操作鼠标逐点采集数据，不能自动跟踪绘制曲线。（V ） 16.通过地形图数字化得到的数字地形图，其地形要素的位置精度不会高于原地形图的精度。（V ） 17.通过地形图数字化得到的数字地形图，其地形要素的位置精度比原地形图的

精度高（低）。（X ） 18．CASS系统中的坐标数据文件是一种扩展名为“CAS”（dat）的图形文件。（X ）19. 平板仪测图＋数字化仪数字化测图的模式简称电子平板。（X ） 20．数字测图可以实现作业自动化，信息数字化，采集、绘图、用图一体化。（V） 21.定位信息指独立地物定位点、文字注记定位点的位置信息(点号)。（X ） 22.野外数字测图比白纸测图精度高。（V ） 23.使用普通经纬仪也可以进行数字测图。（V ） 24．能同时测角、测距，并能自动计算坐标的电子仪器称为全站仪。（V ）25．电磁波测距仪都是利用测定电磁波在测距仪和反射器之间直线传播往返时间间隔来计算距离的。（V ） 26．手扶跟踪数字化得到的是矢量数据。（V ） 27．扫描数字化得到的是栅格数据。（X ） 28．波特率是指采集数据的正确率（传输速度）。（X ） 29．数字测图中的草图只需记录地物点的连接关系及其属性，不需记录准确的点位。（V ） 30．无码作业是一种用全站仪或GPS接收机测定并自动记录地形点定位信息，而用手工记录其他绘图信息的野外数据采集方法。（V ）简码是缩写的计算机部绘图码。（X ） 31．无码作业是一种只测定地形特征点的定位信息，而不测定或不记录碎部点的特征代码（属性信息）和连接码（连接信息）的一种数据采集方法。（X ） 32.在指定区域进行植被填充，所选取的复合线可以闭合也可不闭合.( X )

数字高程模型

1、数字高程模型：它是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型，是数字地形模型（简称DTM)的一个分支，是表示区域D上的三维向量有限序列。 2、DTM：数字地形模型是利用一个任意坐标系中大量选择的已知x、y、z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，或者说，DTM就是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。地形表面形态的属性信息一般包括高程、坡度、坡向等。 3、TIN：不规则三角网，通过从不规则分布的数据点生成的连续三角面来逼近地形表面。 4、测绘4D产品（即DLG数字线划图、DRG数字栅格影像、DEM、DOM数字正射影像）： DLG：现有地形图上基础地理要素分层存储的矢量数据集。数字线划图既包括空间信息也包括属性信息。DRG：数字栅格地图是纸制地形图的栅格形式的数字化产品。DEM：数字高程模型是以高程表达地面起伏形态的数字集合。DOM：数字正射影像利用航空相片、遥感影像，经象元纠正，按图幅范围裁切生成的影像。 5、连续不光滑DEM：指每个数据点代表的只是连续表面上的一个采样值，而表面的一阶导数或更高阶导数不连续的情况。 6、数字地貌模型：是地貌形体及其空间组合的数字形式，是一维、二维、三维、四维空间地貌的可视描述和模拟。 7、DEM误差：DEM高程值与真实值的差异 9、插值：根据不同数据集的不同方式，DEM建模可以使用一个或多个数学函数对地表进行表示。根据若干相邻参考点的高程求出待定点上的高程值。（内插） 14、不规则镶嵌数据模型：用相互关联的不规则形状与边界的小面块集合来逼近不规则分布的地形表面 15、行程编码结构：对于一幅栅格图像，常常有行或列方向上相邻的若干点具有相同的属性代码，因而可采取某种方法压缩那些重复的记录内容，即只在各行或列数据的代码发生变化时依次记录该代码以及相同代码重复的个数，从而实现压缩 16、细节层次模型：对同一个区域或区域中的局部使用具有不同细节的描述方法得到的一组模型。 17、DEM元数据：描述DEM一般特征的数据，如名称、边界、测量单位、投影参数等。 18、数字高程模型的主要研究内容（1）地形数据采集，地形高程数据获取是数字高程的首要环节。地形高程数据的分布、密度和精度对数字高程模型的质量有着非常重要的影响，数据采样策略、高精度快速数据采样技术等一直是DEM数据采样的主要研究内容之一。（2）地形建模与内插，DEM是对地形表面的数字化表示，实际上是一种数学建模过程，如果需要该数学表面上其他位置处的高程值，可应用内插方法来进行处理。高度逼真、多尺度地形建模技术和快速高效的内插算法是数字高程模型永恒的主题。（3）数据组织与管理，DEM是按一定结构组织在一起的地形数据，数据结构的好坏直接影响DEM 对地形的重建精度。地形表面具有多尺度特征，多尺度地形的表达与组织是DEM面临的主要课题之一。（4）地形分析与地学应用，主要包括两个部分，即基本应用和地形分析应用，基本应用主要是在DEM上实现等高线地形图上的地形分析功能，如高程内插，坡度坡向计算，土方计算，地形结构识别等；地学分析应用与具体学科相联系，主要研究基于DEM的地学模型，地学过程模拟等内容。（5）DEM可视化，实现以多种方式如等高线，晕渲图，线框透视，动画等在不同层面上对地形进行表达，观察和浏览。（6）不确定性分析和表达，数字高程模型的精度对DEM的生产者和使用者都有重要的意义。DEM 精度研究包括DEM数据源精度、数据内插精度、数据模型精度、各种误差在DEM数据操作过程中的传播问题以及DEM数据生产中的质量控制策略等。

摄影测量学-经典试题

一、名词解释 1、像片比例尺：像片上的线段l与地面上相应线段的水平距L之比。 2、绝对航高：摄影物镜相对于平均海平面的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。 3、相对航高：摄影物镜相对于某一基准面的高度 4、像点位移：一个地面点在地面水平的水平像片上的构象与地面有起伏时或倾斜像片上构象的点位不同，这种点位的差异称为像点位移 5、摄影基线：航线方向相邻两个摄影站点的空间距离 6、航向重叠：同一航带内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠 7、旁向重叠：两相邻航带像片之间也需要有一定的影像重叠，这种影像重叠称为旁向重叠 8、像片倾角：摄影瞬间摄影机物镜主光轴偏离铅垂线的夹角 9、像片的方位元素：确定摄影瞬间摄影物镜（摄影中心）与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态的参数，即确定这三者之间相关位置的参数。 10、像片的内方位元素：确定摄像机的镜头中心相对于影像位置关系的参数 11、像片的外方位元素：确定影像或摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数 12、相对定向元素：确定像对中两像片之间相对位置所需的元素 13、绝对定向元素：确定单张像片或立体模型在地面坐标系中方位和大小所需的元素 14、单像空间后方交会：利用影像覆盖范围内一定数量的控制点空间坐标与影像坐标，根据共线条件方程，反求该影响的外方位元素，这种方法称为单幅影像的空间后方交会 15、空间前方交会：由立体相对左右两影像的内、外方位元素和同名像点的影像坐标量测值来确定该点的物方空间坐标（某一暂定三维坐标系统里的坐标或地面量测坐标系坐标），称为立体像对的空间前方交会 16、双像解析摄影测量：按照立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算方式，通过计算机解求被摄物体的三维空间坐标的方法，称为双像解析摄影测量。 17、空中三角测量：利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和像片外方位元素的测量方法18、POS：机载定位定向系统POS是基于全球定位系统GPS和惯性测量装置IMU的直接测定影像外方位元素的现代航空摄影导航系统，可用于在无地面控制或仅有少量地面控制点情况下的航空遥感对地定位和影像获取。 19、影像的灰度：规则格网排列的离散阵列 20、数字影像的重采样：当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函数个（x,y）的数值时就需要进行内插，此时称为重采样 21、影像匹配：影像匹配即通过一定的匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点的过程。 22、核线相关：利用立体像对左、右核线上的灰度序列进行的影像相关 23、像片纠正：通过投影转换，将倾斜像片变换成规定比例尺水平像片的作业

GIS考试复习最全题库含答案

《地理信息系统》试卷1 一、专业术语解释（每题3分，满分15分） 1、地理信息系统答：GIS是由计算机硬件、软件和不同的方法组成的系统，该系统设计支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题 2、空间数据编码答：是指将数据分类的结果，用一种易于被计算机和人识别的符号系统表示出来的过程。 3、不规则三角网答：用来拟合连续分布现象的覆盖表面，表示要素包括地形、降水等，按照实测点分布将他们连成三角网。 4、数据与信息答：数据：是指某一目标定性、定量描述的原始资料信息：是对数据的解释、运用与解算，即信息是经过处理后的数据。 5、元数据答：数据的数据。二、填空（共15个填空，每小空1分） 1、地理空间实体主要类型包括点、线和________________________ 等。 2、地理空间数据的基本特征包括空间、属性和时间等。 3、空间数据查询的类型包括基于SQL扩展、可视化和_____ 等。 4、常见的GIS 软件有ARC/INFO、—MAPGIS ARCVIEW 等。 5、传统数据库结构主要有网状、层次和关系三种类型。三、选择题（共5小题，每小题2分。） 1、空间数据编码的原则主要有（B ）、系统性、通用性和标准化、可扩展性等。 A.实用性； B. 一致性； C.移植性； D.安全性 2、以下选项中不属于空间数据编辑与处理过程的是（D ）。 A.数据格式转换； B.投影转换； C.图幅拼接； D.数据分发 3、空间集合分析主要完成（C）。 A地形分析B缓冲区分析C逻辑运算D叠置分析 4、我国地理信息系统的发展自20世纪（C ）起步。 A.60年代初； B.70年代初； C.80年代初； D.90年代初 5、以下设备中不属于GIS数据输入设备的是（B ）。 A.扫描仪； B.绘图仪； C.数字化仪； D.键盘四、简答题（共7小题，每小题6分。）答题要点： 1、简述地理信息系统的基本功能？（6分）（1）数据采集与编辑（1分）（2）数据存储与管理（1分）（3）数据处理和变换（1分）（4）空间分析和统计（1分）（5）产品制作与现实（1分）（6）二次开发和编程（1分） 2、简述游程长度编码方法（6分）游程指相邻同值网格的数量，游程编码结构是逐行将相邻同值的网格合并，并记录合并后网格的值及合并网格的长度，其目的是压缩栅格数据量，消除数据间的冗余。 3、简述空间数据的三个基本特征。（6分）（1）空间特征：是指地理实体的空间位置及相互关系等；（2分）

GIS地理信息系统期末考试试题

北京大学1998～2006 外加一无年份北大遥感与GIS研究所某年《地理信息系统》期末考试试题一、概念题（5×8＝40） 1. 矢量结构 2. 栅格结构 3. Overlay 4. Buffer 5. DEM 6. 地图综合 7. 拓扑结构 8. OpenGIS 二、简答题（15×4＝60） 1. 简述地图投影的基本原理 2. 简述GIS工程中的文档种类及作用 3. 简述GIS栅格数据结构的三种组织方式 4. 简述GIS系统的软硬件构成北京大学1998年研究生入学考试试题一、名词解释（4×5） 1、空间分析函数 2、GPS 3、四叉数编码 4、信息系统 5、OpenGIS 二、简答题（4×10） 1、空间指标和空间关系量测的主要内容 2、矢量多边形面积的快速算法（要求附框图） 3、DEM、DTM的概念及其获取方法 4、由栅格数据向矢量数据的转换的方法。三、综合分析题（2×20） 1、地理信息系统的意义、特点与发展趋势 2、地理信息系统的信息源与输入方法北京大学1999年研究生入学考试试题一、名词解释（10×4） 1、数字地球 2、矢量结构 3、栅格数据 4、拓扑关系 5、缓冲区分析（buffer） 6、多边形覆盖分析（overlay） 7、数字高程模型（DEM） 8、三角法（TIN） 9、元数据（Metadata）10、高斯——克吕格投影二、简答题（5×8） 1、简述地理信息系统中主要有哪些空间分析方法。 2、简述地图投影的基本原理 3、简述栅格数据的数据组织方法 4、简述地理信息系统的主要软硬件组成 5、简述地理信息系统工程的三维结构体系三、论述题（20）试论GIS项目中文档管理的意义及文档的类型（主要有那些文档）？北京大学2000年研究生入学考试试题一、概念题（8×5） 1、国家信息基础设施 2、空间对象（实体） 3、拓扑结构 4、元数据（Metadata） 5、层次数据库模型 6、GIS互操作 7、四叉树编码 8、空间索引二、简述题（5×8） 1、简述栅格数据结构的三种数据组织方法 2、简述地理信息系统数据采集的方法及特点 3、简述高斯——克吕格投影的特点5、简述地理信息系统空间数据的误差来源三、论述题（20）试论网络GIS的技术特点及尚需解决的问题北京大学2001年研究生入学考试试题一、概念题（任选五题，5×4） 1、空间对象 2、拓扑空间关系 3、地理空间中栅格表达方法 4、四叉树编码 5、空间数据质量 6、缓冲区分析二、简述题（4×10） 1、地理信息系统的组成 2、矢量、栅格、DEM数据结构的优缺点分析 3、属性数据库的数据模型 4、空间数据的内插方法

空间分析导论

第八章GIS空间分析导论第一节空间数据一、空间数据的基本概念及内容地理信息系统能够飞速发展和广泛应用，主要原因就是其具有管理空间数据，并利用空间数据进行空间分析，为各行各业服务的能力。空间数据（也称地理数据）是地理信息系统的一个主要组成部分。空间数据是指以地球表面空间位置为参照的自然、社会和人文经济景观数据，可以是图形、图像、文字、表格和数字等。它是GIS所表达的现实世界经过模型抽象后的内容，一般通过扫描仪、键盘、磁带机或其它通讯系统输入GIS。在GIS中，空间数据主要包括： 1、空间实体的位置即在某一个已知坐标系中的几何坐标，标识了地理现象在自然界或某个地图区域的空间位置，如经纬度、平面直角坐标、极坐标等。对空间实体的位置进行描述，必须对其进行抽象表示。一般来说，在二维分析空间，根据分析问题的尺度，我们把自然界中的物体抽象为点、线、面三种，在三维分析空间，则区分为点、线、面、体四种。 2、空间实体的关系实体之间的关系通常包括：①度量关系，如两个实体之间距离的远近；②延伸关系（或方位关系），定义了两个实体之间的方位；③拓扑关系，定义了两个实体之间的关联、邻接、包含关系。 3、空间实体的非几何属性一般简称属性，是指与地理实体相关联的地理变量或地理意义。属性分为定性和定量两种，定性数据包括名称、类型、特性等，如地貌类型、土地利用类型、行政区划等，定量数据包括数量、级别等，如土地面积、道路长度、人口数量、高程等；非几何属性一般是经过抽象、概括，通过分类、量算、统计得到。地理信息系统中的分析、检索大部分都是通过对属性的操作运算实现的，因此，属性数据的分类系统、量算指标、准确性对系统功能的实现有较大的影响。 4、空间实体的时间特征指现象或空间实体随时间的变化。空间实体的位置数据和属性数据相对于时间来说，常常呈相互独立的变化，即在不同的时间，空间位置不变，但是属性特征可能已经发生变化，或者相反。二、空间数据的表示空间数据的表示，就是指将以图形模拟的空间物体表示成计算机能够接受的数字形式。计算机对上述空间数据内容的描述，主要的差别体现在对空间数据位置及其关系的表达，对非几何属性的记录，一般都用关系表的形式或指针来完成。

地理信息系统试题

地理信息系统试题一、名词解释 1.地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2.操作尺度：对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度 3.地理网格：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 4.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 5.对象模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。 6.地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。 7. 拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。 8.空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。 9.影像金字塔结构：在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构。 10.空间索引：依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。 11.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。 12.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。 13.栅格数据的追踪分析：对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。

数字高程模型(DEM)考试题目答案

1、什么是数字高程模型，它有什么特点？答：广义：地形表面形态的数字化表达狭义：有限的离散高程采样数据对地表形态的数字化模拟特点1）精度的恒定性2）表达的多样性3）更新的实时性4）尺度的综合性 2、简述数字高程模型的主要研究内容。答：1)地形数据采集；2)数据组织与地表建模，主要分为不规则格网DEM(TIN)和规则格网DEM (GRID)；3)精度分析与质量控制；4)可视化表达；5)应用与分析 3、试分析数字高程模型数据源及其特点 1)地面本身通过气压测高法、航空和测高仪等可获得精度要求不高的高程数据，以用于大范围高程要求不高的科学研究2)既有模拟/数字地形图a地形图现势性：纸质地形图制作工艺复杂、更新周期长，一般不能反映局部地形地貌的变化情况。b地形图存储介质：多为纸质存储介质导致地形图幅不同程度的变形。c地形图精度：不同的精度对应的等高线等高距、对地形的综合程度、成图方法各不同。3)航空/航天遥感影象航空/航天遥感影象的更新速度快，一直是地形图测绘和更新最有效、也是最主要的手段特点：遥感的几何畸变；遥感数据的增强处理；遥感数据的空间分辨率；遥感影像数据的解译与判读4)既有DEM数据4、简述数字高程模型数据采样中的基本布点方式及采样数据的属性。基本布点方式：选择性采样、沿等高线采样、剖面法、规则格网采样、渐近采样、混合采样采样数据的三大属性：点的分布、密度、数据精度 5、目前主流的DEM数据采集方法有哪些？并对各方法进行对比分析。 1）从地面直接采集的方法全站仪数字采集、GPS采集(RTK方式)；精度非常高(cm)、效率低、成本高、适用于小范围区域（特别是工程应用）2）地形图数据采集方法精度与底图有关(图上0.1~0.3mm)、效率高、成本低、适用于国家范围内的中低精度DEM的数据采集3）摄影测量数据采集方法精度比较高(cm~dm)、效率高、成本比较高、适用于国家范围内的较高精度DEM的数据采集 6、DEM数据获取中的新技术和方法有哪些？答：1)合成孔径雷达干涉测量数据采集方法； 2）机载激光扫描数据采集；3）基于声波、超声波的DEM数据采集 7、简述GRID的结构特点与数据组织形式。答：1）基本数据结构数据头——角点坐标、格网间距、行列数、坐标系统、高程基准、无数据区值、高程放大系数、高程平移系数、最小高程、最大高程、数据存储类型、方位角数据体——按行列顺序排列的格网点高程阵列2）数据压缩a二进制存储b高程放大系数、高程平移系数c数字图象压缩算法3）DEM金字塔 8、如何GRID数据进行压缩？答：1）行程编码结构：对于一幅DEM，常常在行或列方向上相邻若干个具有相同的高程值，因而从第一列开始在格网单元数值发生变化时该值以及重复个数。2）块状编码结构：采用方形区域作为记录单元，每个记录单元的初始值（行号、列号）、格网单元高程值和方形区域半径所组成的单元组。3）四叉树数据结构：首先把一个图幅等分成四个部分，逐块检查起栅格值若每个子区所有的栅格都含有相同值时，该块不在往下分，否则，该去在分成四个区域，如此递归下去，直到子区都含有相同值为止 9、简述TIN的存储结构和特点。答：在TIN模型中的基本元素有三角形顶点、边和面基本元素间的拓扑关系：存在点与线、点与面、线与面、面与面的拓扑关系基本数据结构：三角形顶点坐标文件和组成三角形三顶点文件 10、DEM表面建模中常用的函数模型有哪些？各适用于哪种类型的表面模型？线性内插：连续而不光滑双线性内插;局部光滑连续，整体不光滑三次样条函数线性内插、双线性内插、三次样条函数是适合规则分布采样点的内插函数。

数字高程模型试题集

《数字高程模型》第1讲概论一、名词解释 1、数字高程模型（DEM）：通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说，地形表面的数字化表示。Digital Elevation Model，缩写DEM.。二、填空（选择、判断） 1、地形表达的历史演进过程，经历了象形绘图法、写景法、等高线地形图、地貌晕渲图、航空摄影图像、遥感图像、数字地形表达等7个阶段。 2、DEM按结构分类包括：基于面元的DEM、基于线单元的DEM、基于点的DEM；按连续性分类，包括：不连续DEM、连续但不光滑DEM(逐点内插的格网DEM、TIN)、光滑DEM（样条函数内差的格网DEM）;按范围分类，局部DEM、区域DEM、全局DEM。三、问答题 1、DEM的特点。（1）容易用多种形式显示地形信息。地形数据经计算机处理后能产生不同比例尺的纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，绘制其他的地形图需要人工处理；（2）精度不会损失，没有载体变形的问题；（3）容易实现自动化、实时化。将修改信息直接输入计算机，软件处理后生成各种地形图。（4）快速计算、获取DEM分辨率范围内的高程数据。 2、在ArcGIS中，如何通过纸质等高线地形图生成不同形式的DEM。（1）纸质等高线地形图扫描；（2）在ArcMap中配准（选取投影和坐标系）；（3）等高线地形图矢量化并给每条等高线赋以属性值（高程）；（4）运用Arctoolbox—Convertiontools—features to raster工具将矢量线转化为栅格线（每个栅格的值为高程）；（5）在ArcScence中，运用convert—raster to feature将栅格线转化为矢量点数据文件；（6）在ArcScence中，运用3Danalyst—inpolate to raster—Idw进行差值；（7）三维显示（在属性表中设置高程）；（8）在ArcScence中，运用3Dannlyst—convert—raster to Tin 转化为TIN。第2讲数据获取一、填空（选择、判断） 1、地面复杂度描述的指标主要有：光谱频率、分维数、曲率、相似性、坡度等；其中坡度是描述地面复杂度最基本、最有效的指标。

摄影测量学习题集

第一章绪论 1. 摄影测量的主要任务和特点是什么？从其发展过程来看，分为哪几个阶段？各阶段的特点是什么？ 2. 测量对象的类型有哪几种？根据这些类型的不同，数据点采集的方式有哪些？ 3. 测绘中4D 产品的含义是什么？第二章单张像片解析 1. 单张航摄像片解析的目的是什么？ 2. 航摄机是如何进行分类的？ 3. 摄影测量对航空摄影有哪些要求？这样做的主要目的是什么？ 4. 航摄像片上特殊的点、线主要有哪些？重要点、线特征有哪些？ 5. 主合点和像底点分别是什么的交点？像底点特性是什么？ 6. 摄影测量中常用的坐标系有哪两大类？其子类有哪些？各有什么作用？ 7. 像片的内方位元素和外方位元素的定义是什么？主要包括哪些元素？它们的作用分别是什么？ 8. R 矩阵的性质有哪些？ 9. 已知三个角元素及像点空间坐标，怎样计算像空间辅助坐标？ 10. 共线条件是什么？什么叫共线方程？它的作用是什么？ 11. 简述中心投影和正射投影的区别。 12. 什么是像点位移？引起航空像片像点位移主要原因有哪两种？ 13. 水平相片和倾斜相片上像点关系是 14. mm f y f f y f y y f fx x 42.153, sin cos ) sin cos (, sin cos 00=-+= -= α αααα α，倾斜相片 a 点坐标为（73.234,-35.736）mm ，相片倾斜6度，对应水平相片的x 坐标和y 坐标、位移量分别是多少？ 15. 水平相片和倾斜相片上像点关系如上题所示，倾斜相片a 点坐标为（78.234,-65.736）mm ，相片倾斜10度，对应水平相片x 坐标和y 坐标、位移量分别是多少？ 16. 某地面点在航摄像片上的投影差是个定值，这个说法对吗？原因是什么？ 17. 航摄像片有统一的比例尺吗？为什么？ 18. 试从不同角度分析航摄像片与地形图的差异。 19. 什么是空间后方交会？它是解决什么问题的？ 20. 简述空间后方交会的计算过程。 21. 如何获得像片的六个外方位元素？ 22. 已知四对点的像片坐标和地面坐标，试估计： 1) 1、3点区域摄影比例尺； 2) 像片平均航高； 3) 以Y 为主轴的κκω?系统下,,角的初始值（后方交会用）；

数字高程模型教程期末总结

1、DEM概念:(1)狭义概念：DEM是区域地表面海拔高程的数字化表达。 (2)广义概念：DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。 (3)数学意义：DEM是定义在二维空间上的连续函数H=f(x,y) 2、数字高程模型的特点:精度恒定性，表达多样性，更新实时性，尺度综合性 3、DEM与DTM的区别：DEM以绝对高程或海拔表示的地形模型；DTM泛指地形表面自然、人文、社会景观模型 4、数字高程模型的系统结构与功能：数据采集，数据处理，应用三部分，DEM模型建立，DEM模型操作，DEM分析，DEM可视化，DEM应用。 5、DEM形成过程：1.通过采样点的建模和内插生成3.进行数据的组织与管理4.生成相应的地形坡面因子5.二维可视和三维可视6.不确定分析和表达(DEM精度) 6、DEM数据模型：认知角度基于对象的模型、基于网络的模型、基于场的模型表达角度矢量数据模型、镶嵌数据模型、组合数据模型 7、DEM数据结构：1、规则格网DEM数据结构 a. 简单矩阵结构 b. 行程编码结构 c. 块状编码结构 d. 四叉树数据结构 2、不规则三角网DEM数据结构 8、TIN数据结构：面结构，点结构，点面结构，边结构，边面结构 9、DEM数据源特征：（1）数据源：地形图 ?特点：现势性（经济发达地区往往不满足现势性要求）、存储介质、精度：比例尺、等高线密度、成图方式有关（2）数据源：航空、遥感影像现势性好：获取速度快、更新速度快、更新面积大（大范围DEM数据的最有价值来源）相对精度和绝对精度低的遥感影像：Landsat—MSS、TM传感器、SPOT 高分辨率遥感图像：1米分辨率的米QUICKBIRD （3）数据源：地面测量用途：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的工程项目缺点：工作量大，周期长、更新十分困难，费用较高（4）数据源：既有DEM数据覆盖全国范围的1:100万、1:25万、1:5万数字高程模型10、采样的布点原则： 1）沿等高线采样：地形复杂沿等高线跟踪的方式进行数据采集;在平坦的地区，则不宜沿等高线采样 2）规则格网采样:规定X和Y轴方向的间距来形成平面格网，量测这些格网点的高程。

地理信息系统考试试题库

单项选择题： 1.地理信息系统形成于20世纪：（B ） A．50年代 B．60年代 C.70年代 D.80年代 2．地理信息区别与其他信息的显著标志是（ D ） A．属于属性信息 B．属于共享信息 C．属于社会经济信息 D．属于空间信息 3.对一幅地图而言，要保持同样的精度，栅格数据量要比矢量数据量（ A ） A．大 B.小 C.相当 D.无法比较 4.有一点实体其矢量坐标为P（9.5，1 5.6），若网格的宽与高都是2，则P 点栅格化的行列坐标为：（ B ） A. P（5，8） B.P（8，5） C. P（4，7） D. P（7，4） 5.“3S”技术指的是：（ A ） A．GIS、RS、GPS B．GIS、DSS、GPS C．GIS、GPS、OS D．GIS、DSS、RS 6.地理决策问题属于：（ B ）．半结构化决策结构化决策 BA．．以上都不是．非结构化决策 DC（ D ） 7.对数据文件操作，进行数据记录的交换都要经过：．缓冲区．GIS软件 D．软盘 A B．用户区 C（ C 获取栅格数据的方法有：） 8. ．屏幕鼠标跟踪数字化法 A．手扶跟踪数字化法 B C．扫描数字化法 D．人工读取坐标法（9.矢量结构的特点是： A ） B．定位明显、属性明显A．定位明显、属性隐含．定位隐含、属性隐含C．定位隐含、属性明显 D（ 10.下列栅格结构编码方法中，具有可变分辨率和区域性质的是 D ） B．链码 A．直接栅格编码．四叉树编码 D C．游程编码（ B 11.带有辅索引的文件称为：）．倒排文件 B A．索引文件．随机文件 C．顺序文件 D（中组织属性数据，应用较多的数据库模型是： A ） 12.在GIS A．关系模型 B．层次模型．混合模型 C．网状模型 D（ C ）下列属于13.GIS输入设备的是：．显示器 C A．主机 B．绘图机．扫描仪 D（14.质心量测可用于： D ） B．缓冲区分析．人口变迁分析 A ．人口分布 C．人口预测 D （15.用数字化仪数字化一条折线，合适的操作方式为： A ）．连续流方式．开关流方式 A．点方式 B C D．增量方式（ D 在数据采集与数据应用之间存在的一个中间环节是：） 16. ．数据变换 C D．数据处理．数据压缩数据编辑．A B（ 17.“二值化”是处理何种数据的一个技术步骤： A ） D．属性数据．关系数据．矢量数据扫描数据．A B C（ D ） 18.对于离散空间最佳的内插方法是： B．局部内插法．整体内插法 A D．移动拟合法．邻近元法 C ：DEM下列给出的方法中，哪项适合生成19.） A （．多边形环路法 B．等高线数字化法 A． C．四叉树法 D．拓扑结构编码法 20.提取某个区域范围内某种专题内容数据的方法是：（ C ） A．合成叠置 B．统计叠置 C．空间聚类 D．空间聚合

数字高程模型期末考试题

1.什么是DEM，DEM的特点 DEM定义：简单来讲，DEM是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说是地形表面形态的数字化表示。 ①从狭义角度定义：DEM是区域地表面海拔的数字化表达。 ②从广义角度定义：DEM四地理空间中地理对象表面海拔的数字化表达。 ③数字定义：区域的采样点或内插点按某种规则连接成的面片的集合。 DEM特点： ①精度的恒定性DEM采用数字媒介，从而能保持原有精度，另外通过DEM进行生产，输出图件的精度可得到控制。 ②表达的多样性可产生多种比例尺的地形图、剖面图、立体图、明暗等高线图；通过纹理映射、与遥感影像数据叠加，还可逼真的再现三维地形景观。 ③更新的实时性DEM由于是数字的，增加或修改的信息只在局部进行，并且由计算机自动完成，可保证地图信息的实时性。 ④尺度的综合性较大比例尺、较高分辨率的DEM自动覆盖较小比例尺、较低分辨率的DEM所包含的内容。 2.DEM研究内容 ①地形数据采样 ②地形建模与内插 ③数据组织与管理 ④地形分析与地学应用 ⑤DEM可视化 ⑥不确定性分析和表达 3.格网DEM结构特点和数据组织形式 ①基本数据结构数据头——定义DEM西南角起点坐标、坐标类型、格网间距、行列数、最底高程以及高程方法系数等内容数据体——按行或列分布记录的高程数字阵列 ②数据压缩：二进制存储高程放大系数、高程平移系数数字图象压缩算法 ③DEM金字塔

4.DEM组成部分，简述每部分的内容。 ①DEM建立地形高程数据通过地形图数字化、影像数据、野外（地面测量）等方式获取。实现地形表面的重建，主要的地形表达有三类：数学描述、图形表达、图像表达。 ②DEM操作：DEM操作内容包括编辑处理、滤波、合并、拼接、叠加以及不同格式DEM 之间的相互转换。 ③DEM分析：基本地形信息主要包括坡度、坡向、地表粗糙度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率等地形描述因子；复杂地形分析包括可视区域分析、地形特征提取、水系特征分析等。 ④DEM可视化从内容上讲，DEM可视化包括二维和三维地形可视化。从技术角度，地形可视化有静态可视化和交互是动态可视化两种。 ⑤DEM应用高程内插、拟合曲面内插、剖面线计算、等高线内插、可视区域分析、面积体积计算、坡度坡向曲率计算、晕渲图 5.对比分析格网DEM和TIN优缺点规则格网DEM 不规则三角网TIN 优点：简单的数据存储结构与遥感影像数据的相合性良好的表面分析功能优点：较少的点可获取较高的精度可变分辨率良好的拓扑结构缺点：计算效率较低数据同于格网结构规则缺点：表面分析能力较差构建比较费时算法设计比较复杂