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生成dem常用的插值方法比較

發布時間:2024-08-19 06:05:33

『壹』 如何在DEM上進行內插

DEM 建立過程中的關鍵環節是根據采樣點的值內插計算格網點上的高程值。內插是指根據分布在內插點周圍的已知參考點的高程值求出未知點的高程值,由於所採集的原始數據排列一般是不規則的,為了獲取規則的 DEM,內插是必不可少的重要步驟。它是 DEM的核心問題,貫穿於 DEM 的生產、質量控制、精度評定、分析應用的各個環節。

根據不同的分類標准,有不同的內插方法分類,例如按數據分布規律分類,有基於規則分布數據的內插方法、基於不規則分布的內插方法和適合於等高線數據的內插方法等; 按內插點的分布范圍,內插方法分為整體內插、局部內插和逐點內插法; 從內插函數與參考點的關系方面,又分為曲面通過所有采樣點的純二維插值方法和曲面不通過參考點的曲面擬合插值方法; 從內插曲面的數學性質來講,有多項式內插、樣條內插、最小二乘配置內插等內插函數; 從對地形曲面理解的角度,內插方法有克立金法、多層曲面疊加法、加權平均法、分形內插等。按分布范圍進行的內差主要有如下三種。

( 一) 整體內插

整體內插是指在整個區域用一個數學函數來表達地形曲面。整體內插函數通常是高次多項式,要求地形采樣點的個數大於或等於多項式的系數數目。整體內插方法有整個區域上函數的唯一性、能得到全局光滑連續的 DEM、充分反映宏觀地形特徵等優點。但由於整體內插函數往往是高次多項式,它也有保凸性較差、不容易得到穩定的數值解、多項式系數的物理意義不明顯、解算速度慢且對計算機容量要求較高、不能提供內插區域的局部地形特徵等缺點。在 DEM 內插中,一般是與局部內插方法配合使用,例如在使用局部內插方法前,利用整體內插去掉不符合總體趨勢的宏觀地物特徵。另外也可用來進行地形采樣數據中的粗差檢測。

( 二) 局部分塊內插

局部分塊內插是將地形區域按一定的方法進行分塊,對每一分塊,根據其地形曲面特徵單獨進行曲面擬合和高程內插。一般按地形結構線或規則區域進行分塊,分塊的大小取決於地形的復雜程度、地形采樣點的密度和分布。為保證相鄰分塊之間的曲面平滑連接,相鄰分塊之間要有一定寬度的重疊,或者對內插曲面補充一定的連續性條件。這種方法簡化了地形的曲面形態,使得每一分塊可用不同的曲面表達,同時得到光滑連續的空間曲面。不同的分塊單元可以使用不同的內插函數。常用的內插函數有線性內插、雙線性內插、多項式內插、樣條函數、多層曲面疊加法等。

1. 線性內插與雙線性內插

形如 H = ax + by + c 的多項式稱為線性平面,它將分塊單元內部的地形曲面視為平面。如果在線性多項式中增加了交叉項 xy,線性內插則變成雙線性內插函數: H = ax + by + cxy+ d,之所以稱為雙線性內插,是因為當 y 為常數時,表達的是 x 方向的線性函數,而當 x 為常數時,則為 y 方向的線性函數。

線性內插函數中有三個未知數,需要三個采樣點才能唯一確定,而雙線性內插函數中有四個未知數,需要四個已知點。線性內插和雙線性內插函數由於物理意義明確,計算簡單,是基於 TIN 和基於正方形格網分布采樣數據的 DEM 內插和分析應用的最常用的方法。

2. 二元樣條函數內插

所謂樣條曲面,就是將一張具有彈性的薄板壓定在各個采樣點上,而其他的地方自由彎曲。從數學上講,就是一個分段的低次多項式,多項式的次數一般不超過三階。通過樣條函數,可以獲取在各個采樣點上具有最小曲率的擬合曲面。

二元樣條函數首先對采樣區域進行分塊,對每一塊用一個多項式進行擬合,為保證各個分塊之間的平滑過渡,按照彈性力學條件設立分塊之間的連續性條件,即公共邊界上的導數連續條件。雖然樣條函數可適合的任意形狀的分塊單元,但一般還是將其應用在規則格網分布的采樣數據中。

與整體內插函數相比較,樣條函數不但保留了局部地形的細部特徵,還能獲取連續光滑的 DEM。同時樣條函數在擬合時,由於多項式的階數比較低,對數據誤差的響應不敏感,具有較好的保凸性和逼真性,同時也有良好的平滑性。

( 三) 逐點內插

逐點內插是以內插點為中心,確定一個鄰域范圍,用落在鄰域范圍內的采樣點計算內插點的高程值。逐點內插本質上是局部內插,但與局部分塊內插不同的是,局部內插中的分塊范圍一經確定,在整個內插過程中其大小、形狀和位置是不變的,凡是落在該塊中的內插點,都用該塊中的內插函數進行計算,而逐點內插法的鄰域范圍大小、形狀、位置乃至采樣點個數隨內插點的位置而變動,一套數據只用來進行一個內插點的計算。

逐點內插法要注意兩個問題,一是選擇合適的內插函數,內插函數決定著 DEM 精度、DEM 連續性、內插點鄰域的最小采樣點個數和內插計算效率。二是確定內插點鄰域,內插點的鄰域大小和形狀、鄰域內參加內插計算的數據點的個數、采樣點的權重、采樣點的分布、附加信息等不僅會影響到 DEM 的內插精度,也影響到內插速度。逐點內插方法計算簡單,內插效率較高,應用比較靈活,是目前較為常用的一類 DEM 內插方法。

『貳』 在 ArcGis 中 怎麼用 地形圖 建立DEM,具體點

首先數字化地形圖
1、建立『線數據』和『點數據』兩樣數據都必須具備『H』(高程)屬性,數字化的時候,將等高線和高程點數字化,輸入其對應的高程屬性值。

然後建立DEM

創建tin方法:
1、首先選擇功能:Tools(頂部)——Extensions (可將裡面的全部打鉤)
2、在上面空白處右鍵,然後選擇3D Analysis ,出現3D Analysis 工具條
3、單擊出現的工具條的3D Analysis 》 create/modify Tin 》create Tin from features
4、將左邊的數據選擇你的等高線和高程點,右邊的屬性選擇你的建立tin的屬性,下面寫好輸出tin的位置。
到此tin就建立好了。

5、單擊出現的工具條的3D Analysis 》 convert 》 tin to raster
選好好需要的,點OK。到這里才是建立了DEM。

『叄』 DEM的生成方法有哪些

1,人工格網法。2,立體像對法。3,高程點插值法。4,等值線插值法。5,三角網轉換法

『肆』 用Arcgis 將30米解析度的DEM插值到15米或更大解析度的DEM,懇請大神告知我詳細步驟,謝謝啦

首先先把dem進行投影,使其解析度以m為單位。然後選擇data management tools - Raster工具下的resample工具,定義重采樣的大小,就可以了。不過雖然解析度精細了,但是實質上精度還跟以前一樣,並未提高。

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