数字高程习题

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1、习题习题 11、什么是数字高程模型，它有什么特点？什么是数字高程模型，它有什么特点？答：数字高程模型：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。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 3、精度分析与质量控制 4、可视化表达 5、应用与分析习题习题 21、试分析数字高程模型数据源及其特点。试分析数字高程模型数据源及其特点。答：1、数据分布 2、数据密度 3、数据精度2、简述数字高程模型数据采样中的基本布点方式

2、及采样数据的属性。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。答：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、混合采样采样数据的属性：点的分布、点的密度、数据精度3、目前主流的目前主流的 DEM 数据采集方法有哪些？并对各方法进行对比分析。数据采集方法有哪些？并对各方法进行对比分析。答：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、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 0.10.3mm)、效率高、成本低、使用国家范围中低精度DEM 数据采集3、摄影测量

3、数据采集精度比较高(cmdm)、效率比较高、成本高、适用于国家范围内的高精度 DEM的数据采集4、DEM 数据获取中的新技术和方法有哪些？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（InSAR)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5、试述基于数字摄影测量的、试述基于数字摄影测量的 DEM 数据采集方法的生产工艺流程。数据采集方法的生产工艺流程。扫描扫描相对定向相对定向规则格网采样规则格网采样 混合采样混合采样习题习题 31、简述简述 GRID 的结构特点与数据组织形式。的结构特点与数据组织形式。答：基本数据结构 1） 数据头角点坐标

4、、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2、如何对如何对 GRID 数据进行压缩？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

5、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航摄负片数字像片数字立体模型GRID 表面模型DEM 镶嵌控制点坐 标像片参数3、简述简述 TIN 的存储结构和特点。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：三角形顶点莪的坐标文件和组成三角形三顶点文件4、试对比分析试对比分析 GRID 和和 TIN 的优缺点。的优缺点。答：GRIDTIN数据结构光栅数据结构

6、 简单、易于维护更新拓扑矢量数据结构 复杂、维护更新困难顾及地表几何特征否是分辨率固定分辨率；采样点按规则格网分布，地形简单地区采样点数据冗余，地形复杂地区采样点密度足 可变分辨率；可根据地形复杂程度灵活布置采点保凸性差优逼真性较好优光滑性较好差表面分析能力充分利用数字图象处理与分析技术，强 较差适用范围反映大范围宏观地表形态，适用于国家基本比例尺 DEM 建库及基于DEM 的科学分析与研究建立小范围高精度数字表面，适用于细部三维景观再现和工程应用 习题习题 41、 简述简述 GRID 建立的基本思路和核心内容？建立的基本思路和核心内容？ 答： 基本思路 首先对研究区域在平面坐标域上进行格网划

7、分；然后利用地形采样点内插计算出各格网点的高程，生成以 GRID 数据结构形式存储的高程数据集；最终建立用于表达研究区域地表形态的连续数字表面 核心问题 ：DEM 内插(内插数学模型的选择、邻域范围的确定2、生成、生成 GRID 的主要方法有哪些？与的主要方法有哪些？与 DEM 数据采集方法、采样策略和采样数数据采集方法、采样策略和采样数据分布间存在哪些联系？据分布间存在哪些联系？答：1）基于规则格网分布采样点的 GRID 建立 最近邻域法 双线性内插 H=a0+a1x+a2y+a3xy 双三次曲面内插 二元样条函数内插 2）基于不规则分布采样点的 GRID 建立整体内插 逐点内插法 a(反距

8、离权)加权平均法 b 移动曲面拟合法 c 克立金法 间接法 基本思路：先构建 TIN，然后在 TIN 表面上内插格网点高程 线性内插 H=a0+a1x+a2y 双二次曲面内插 H=a0+a1x+a2y+a3xy+a4x2+a5y2 3）基于等高线分等高线直接内插法 、等高线离散化法、 等高线构 TIN 法、 布采样点的 GRID 建立3、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？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？ 答：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

9、样点的内插函数。4、试述基于不规则分布采样点的移动曲面拟合法建立试述基于不规则分布采样点的移动曲面拟合法建立 GRID 的基本思路？的基本思路？拟合曲面 H=a0+a1x+a2y+a3xy+a4x2+a5y2 （双二次曲面） 平差准则 Pvv=min (最小二乘法）5、试述基于不规则分布采样点的反距离权法建立试述基于不规则分布采样点的反距离权法建立 GRID 的基本思路？的基本思路？(反距离权)加权平均法 pi=di-2 6、试述基于等高线分布采样数据间接法建立、试述基于等高线分布采样数据间接法建立 GRID 的基本思路的基本思路 ？答：首先对研究区域在平面坐标域上进行格网划分；然后利用地形采

10、样点内插计算出各格网点的高程，生成以 GRID 数据结构形式存储的高程数据集；最终建立用于表达研究区域地表形态的连续数字表面习题习题 51、简述构简述构 TIN 的基本思路和核心内容？的基本思路和核心内容？答：构 TIN 的核心问题:三角剖分、数据组织2、简述狄洛尼法则的三种不同表达方式及简述狄洛尼法则的三种不同表达方式及 DT 三角网的特性？三角网的特性？答：狄洛尼法则的三种不同表达方式：1）标准狄洛尼三角网；2）空圆法则；3）带约束条件的狄洛尼法则 DT 三角网的特性：保证 TIN 的唯一性、最大限度避免狭长三角形3、带约束条件的狄洛尼法则和带约束条件的狄洛尼法则和 LOP 是如何定义的？

11、是如何定义的？答：带约束条件的狄洛尼法则：三角形外接圆内不包含任何其他点，其三个顶点相互通视 带约束条件的 LOP：必须满足带约束条件的狄洛尼法则，且由两个相邻三角形组成的凸四边形的局部最佳对角线才能呗选取4、试述试述 DT 三角网的主要生成算法及基本思路？三角网的主要生成算法及基本思路？(递归)扩张生长算法 凸闭包收缩算法 逐点插入算法 分割合并算法 基本思路： “分而治之”的思想 处理流程 1）先将研究区域分割成一系列连续子集 2）随后完成各子集的三角剖分 3）然后逐步合并相邻子集 4）最终形成整体三角网 5、试述两步法构建试述两步法构建 CDT 的基本思路？的基本思路？ 答： CDT 的

12、二步生成算法 忽略约束条件生成 DT 逐条插入约束边，并通过 LOP 调整影响区域中的所有三角形习题习题 61、DEM 的可视化表达形式有哪些？的可视化表达形式有哪些？答：等高线法、分层设色法、半色调符号表示法、地貌晕渲法、光照模型（太阳方位角和高度角、地面坡度和坡向）2、试述、试述 DEM 三维可视化的基本流程？三维可视化的基本流程？答：3、试述由试述由 GRID（TIN）内插生成数字等高线的过程？）内插生成数字等高线的过程？答：(tin)确定点的范围确定等高线高程值和等高线间距遍历所有的边确定含有该高程值边线性插值出高程点连接高程值相等的点绘成等高线4、什么是坡度什么是坡度(坡向坡向)？在

13、？在 GRID （TIN）中是如何求算它的？）中是如何求算它的？答：坡度：平面的法线与 Z 轴的夹角基于 DEM 的坡度提取通常在 3X3 的栅格分析窗口中，采用几何平面来拟合。早 3X3 窗口中，如果中心格网是 NO DATE 数据,则次格网的坡度值也是NO DATE 数据，如果相邻的任何格网是 NO DATE 数据,他们呗赋予中心格网的值在计算坡度值、坡向：法线投影到 XOY 平面与 X 轴正方向的夹角7、谈谈你对、谈谈你对 DEM 应用与分析的认识应用与分析的认识答：1） 高程查询 2）生成等高线 3）生成纵断面图（剖面图）4）可视性分析5）表面积、体积量算 6）坡度（坡向）查询 7）生

14、成数字坡度（坡向）模型8）生成数字光照模型 9）水文分析DEM 三角剖分透视投影变换消隐与裁剪色彩填充、纹理映射明暗处理（光照模型）地物添加5、GRID （TIN）中是如何求算表面积和体积的？）中是如何求算表面积和体积的？答：面积计算对于格分解为两个三角形，然后求三角形的表面积整个 DEM 的表面积即为所有格网单元面积之和对于 TIN 则直接求三角形面积，求三角形面积使用每点的坐标（x,y,z）具体计算公式为：式中 Di 表示第 i 对三角形两定点间的曲面距离、S 表示三角形的表面积、P 是表面三角形周长的一半体积计算：体积计算可由四棱柱和三棱柱的体积进行累计得到在 GRID 中可将每个单元四边形向水准面进行投影形成柱体，以表面中四个顶点中高程最低点为基准进行水平面切割得到四棱柱和四棱锥分别求其体积相加得到 v，即把所有求得单元体积相加即为所求体积TIN 求法同上6、试述试述 D8 算法提取山谷线（山脊线）的基本流程算法提取山谷线（山脊线）的基本流程答：原始 DEM水流方向分析水流方向矩阵洼地识别洼地洼地填平无洼地 DEM水流方向分析水流方向矩阵汇流量计算汇流量矩阵指定阈值二值化矢量化分析山谷线