基于规则格网的地图等高线快速追踪算法
gis布点方法
gis布点方法
GIS布点方法主要包括以下几种：
1. 等高线追踪法：在地形复杂的地区，可以采用沿等高线追踪的方式采集。
2. 规则网格法：这种方法可以确保所采集数据的平面坐标具有规则的格网形式。
通过规定X和Y轴的间距来形成平面网格，然后再测量这些网格的高程。
3. 剖面法：与规则网格类似，唯一的区别是，剖面法中测量点是在格网的两个方向上都用规则采样，剖面只沿一个方向采样。
剖面通常点以动态方式测量，速度快效率高，但精度较静态的规则网点低。
4. 渐进采样法：一个合理的采样应能够和地形相结合，平坦的地区采样相对较少，地形复杂的地区采样相对多。
为了达到合理分布，可以采用渐进采样方法。
这种方法小区域网格间距逐渐改变，采用也由粗到精逐渐进行。
渐进采样方法可解决规则网格采样方法固有的数据冗余问题。
5. 选择性采样：为准确反映地形，根据地形特征进行选择性采样，如山脊线、山谷线以及离散特征点等。
优点是只需少量的点便能使其所代表的地面具有足够的可信度。
6. 混合采样：选择采样和规格采样（渐进采样）相结合的方法。
该方法在地形突变处用选择采样，利用这些特征线和特征点加入规则网中。
实践证明，混合方式可以解决在规格采样和渐进采样中遇到的问题。
此外，布点方法还包括样点分布密度、分布形式、采点路线、采点步骤、点集组织等要素。
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DEM题库
选择题1.山顶点的坡度变化是________。
(A)A. 坡度从正到负B. 坡度从正到负C. 坡度没有变化D. 坡度从小到大2.下列DEM数据获取方法中数据采集成本和高程精度最高的是__________。
(C)A. 野外采集B. 摄影测量C. 激光扫描D. 手扶跟踪数字化3.当采样间隔能使在函数中存在的最高频率中每周期取有__B_样本时，则根据采样数据可以完全恢复原函数。
A. 一个B. 两个C. 三个D. 四个4.R=S曲面/S水平，R表征的是下列哪个地形因子__________。
(C)A. 地形起伏度B. 地表切割深度C. 地表粗糙度D. 格点面元凸凹系数5.地面曲率在垂直方向上的分量称为__________。
(B)A. 平面曲率B. 剖面曲率C. 等高线曲率D. 法线曲率6.哪项不是数字高程模型的研究内容（C）A、地形数据采样，数据组织与管理B、地形建模与内插，地形分析与地学应用C、空间分析，空间数据表达与制图 (应该是地形分析)D、DEM可视化，不确定性分析和表达7.影像数据的采样方案包括__________。
(A、B、C、D)A. 规则格网采样B. 随机采样C. 渐进采样D. 混合采样8.与传统地形图比较，DEM作为地形表面的一种数字表达形式，具有_______特点。
(A、B、C、D)A. 表达的多样性B. 精度的恒定性C. 更新的实时性D. 尺度的综合性9.我国到目前为止，已经建成了覆盖全国范围以及七大江河重点防洪区的________的DEM。
(A、B、C、D)A. 1：100万B. 1：25万C. 1：5万D. 1：1万10.坡度变化率、坡向变化率、曲率、凸凹系数等是对DEM进行_________并组合后得到的。
(D)A. 一阶微分B. 二阶微分C. 一阶求导D. 二阶求导11.以下属于地形特征点的是________。
(A、B、C、D )A. 山顶点B. 谷底点C. 鞍部点D. 变坡点12.直接用离散点内插生成格网点的方法包括__________。
地理信息系统概论 考试题 答案
3．地理信息系统的基本功能是数据的采集、管理、处理、分析和输出。
4．GIS的功能—基本功能（核心问题）位置、条件、趋势、模式、模型。
5．信息的特点：客观性 适用性 信息的传输性 信息的共享性。
6．3s技术：GPS,GIS,RS 7．地理空间定位框架即大地测量控制系统由平面控制网和高程控制网组成；
30．空间数据库管理系统则是指能够对介质上存储的地理空间数据进行语义和逻辑上的定义，提供必需的空间数据查询检索和查询功能，以及能够对空间数据进行有效的维护和更新的一套软件系统。
31．函数依赖定义：设R（U）是属性集合U上的关系模式，X与Y是U的子集，若对于R（U）的任意一个当前值r，如果对r中的任意两个元组t和s，总有t[x]=s[x],就必有t[y]=s[y]，则称X函数据顶Y，或Y函数依赖于X。
46．GIS按其功能和内容可以分为基础型GIS和应用型GIS
47．应用型GIS根据其应用层次的高低，可分为空间事务处理系统（STPS）、空间管理信息系统（SMIS）、空间决策支持系统（SDSS）
48．地理信息标准化的内容（一）统一的名词术语内涵（二）统一的数据采集标准（三）统一的空间定位框架（四）统一的数据分类标准（五）统一的数据编码系统（六）统一的数据组织结构。（七）统一的数据记录形式
20．空间数据的变换其实质是建立两个坐标系坐标点之间的一一对应关系，包括几何纠正和投影转换。
21．几何纠正是指对数字化原图数据进行的坐标系转换和图纸变形误差的改正，以实现与理论值的一一对应关系。
22．为什么是仿射变换：可以对坐标数据在x和y方向进行不同比例的缩放，同时进行扭曲、旋转和平移，是使用最多的一种几何纠正方式，其特性是：1)直线变换后仍为直线；2)平行线变换后仍为平行线；3)不同方向上的长度比发生变化。
dem生成等高线算法
dem生成等高线算法
DEM生成等高线算法主要包括以下步骤：
数据预处理：对原始DEM数据进行必要的预处理，包括数据格式转换、坐标系转换、噪声去除、异常值处理等，以确保数据的质量和准确性。
等高线生成：基于预处理后的DEM数据，通过设定适当的等高线间距，提取等高线信息。
常用的算法包括基于网格的搜索算法、基于距离变换的方法、基于形态学的方法等。
特征提取：从提取出的等高线信息中提取地形特征，如山脊、山谷、鞍部等。
常用的特征提取算法包括边缘检测、形态学运算、区域生长等。
地貌分类：根据提取出的地形特征，对地貌进行分类，如平地、丘陵、山地等。
常用的分类算法包括决策树分类、支持向量机分类、神经网络分类等。
结果输出：将生成的等高线和分类结果进行可视化输出，可以以地图、图表等形式展示。
需要注意的是，具体的算法选择和实现方式可能因不同的应用场景和数据特点而有所不同。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的算法，以达到最佳的处理效果。
DEM生产中等高线及高程数据采集常见问题简析
DEM生产中等高线及高程数据采集常见问题简析作者：马晓萍作者单位：国家测绘局测绘标准化研究所,710054刊名：测绘技术装备英文刊名：GEOMATICS TECHNOLOGY AND EQUIPMENT年，卷(期)：2000，2(1)被引用次数：0次1.李维能.方贤铨地貌学 19851.期刊论文宋敦江.岳天祥.杜正平.SONG Dunjiang.YUE Tianxiang.DU Zhengping由等高线建立DEM的YUE-HASM方法研究-地球信息科学学报2009,11(3)建立DEM的数据源有很多,传统的由人工解译地形得到的等高线数据,仍然是一种十分重要的用于建立DEM的数据源.针对YUE-HASM(High Accuracy Surface Modelling)目前主要用于处理离散点数据这一特点,本文提出了一种基于YUE-HASM由等高线数据建立DEM的方法:(1)首先,根据分辨率建立研究区域的矩形网格;(2)然后,对等高线进行离散化,离散化时采用1/4阈值的方法,即如果等高线经过的格网中心点离等高线的距离小于或等于格网边长1/4时,该点就被赋为等高线的值;(3)最后,使用YUE-HASM方法模拟离散点的方法建立DEM,,将高斯合成曲面研究区域x ∈[-3,3],y ∈[-3,3]切分为75×75的规则网格DEM,在ArcGIS9.0中提取该区域的等高线,并分别使用本文提出的方法,以及ArcGIS9.0的常用方式建立DEM方法,即薄板样条(Thin PlateSpline,TPS)方法和TIN方法,对等高线进行DEM模拟和等高线回放比较分析,发现用于YUE-HASM方法模拟结果的等高线最近似于原始等高线,其次是TPS方法和TIN方法.本文提出的方法只产生一根假等高线,对曲面的基本形状保持最好;薄板样条方法分别丢失了2个山峰上的各1条等高线和一条马鞍形带上的等高线,使整个曲面的基本形状受到很大影响;TIN方法虽然保留了整个曲面的基本形状,但是,出现锯齿状等高线,甚至是不合理的断头等高线.本文不仅对由等高线建立DEM的相关方法研究有参考意义,而且对于等高线的各种应用,如等高线的地形分析等也具有参考意义.2.学位论文王志伟基于重构等高线的DEM误差模型研究及应用2007数字高程模型(DEM)是对地球表面地形地貌的一种离散的数字表达，是地理数据库中重要的空间信息资源，是进行三维空间数据处理与地形分析的核心数据。
等高线是如何自动生成的
等高线是如何自动生成的等高线图是地图绘制中常用的一种表达地形高度变化的方法。
等高线自动生成是一个复杂而关键的技术，它利用了计算机算法和地形数据，以精确而高效的方式生成等高线。
本文将介绍等高线的生成原理和方法，并探讨其中的算法和数据处理技巧。
一、等高线的概念和用途等高线是指在地图上用线段表示地球表面上等高点的线条。
它通过连接同一高度水平面上的点来描绘地形，从而形成地形图。
等高线图广泛用于地图制作、地质勘探、灾害风险评估等领域。
二、等高线的生成原理等高线的生成是通过计算地形数据中的高度值及其分布来实现的。
一般来说，等高线的生成可以分为以下几个步骤：1. 数据准备：获取地形数据，包括高程数据和地形模型数据。
高程数据一般以栅格形式存储，每个栅格单元包含一个高度值。
地形模型数据则包含了更加详细的地形信息，如山脉、河流等地貌特征。
2. 数据预处理：对高程数据进行预处理，包括数据清理、去噪和填充等操作。
通过这些操作可以减少数据中的异常点和噪声，使得等高线的生成更加准确和可靠。
3. 等高线提取：根据高程数据中的高度值，确定等高线的间距和等值线的密度。
然后，通过插值算法将高程数据转换为等高线。
插值算法可以使用线性插值、三角剖分插值等多种方法。
4. 线条平滑：根据等高线的生成结果，对等高线进行线条平滑处理。
平滑可以使等高线的走向更加自然和平滑，同时降低图像噪声，提高图像质量。
三、等高线生成算法和技术等高线的生成涉及到多个算法和技术，下面介绍一些常用的方法：1. 插值算法：插值算法是等高线生成中的关键技术之一。
线性插值、三角剖分插值和克里金插值是常用的插值算法，它们可以根据不同的地形数据和需求选择。
2. 边缘提取算法：边缘提取算法用于从地形数据中提取边缘特征，进而确定等高线的走向和形态。
常用的边缘提取算法包括Sobel算法、Canny算法等，它们可以有效地提取地形数据中的边缘信息。
3. 平滑算法：平滑算法用于对等高线进行线条平滑处理。
多运动目标高速实时跟踪算法的实现
多运动目标高速实时跟踪算法的实现运动目标高速实时跟踪算法是计算机视觉领域的一个重要研究方向，它可以应用于自动驾驶、智能监控、人机交互等多个领域。
本文将介绍一个基于卡尔曼滤波和深度学习的多运动目标高速实时跟踪算法的实现。
一、引言在自动驾驶和智能监控等应用中，准确快速地跟踪多个运动目标是至关重要的。
传统的跟踪算法常常受限于目标遮挡、光照变化等因素，难以实现高速实时跟踪。
因此，本文提出了一种基于卡尔曼滤波和深度学习的多运动目标高速实时跟踪算法。
二、算法框架本文所提出的算法框架主要包括两个部分：目标检测和目标跟踪。
目标检测使用深度学习方法，如YOLO、Faster R-CNN等，来实现在图像中准确地定位出运动目标。
目标跟踪使用卡尔曼滤波来预测目标的位置和速度，通过匹配检测和跟踪结果来实现目标的高速实时跟踪。
三、目标检测目标检测是实时跟踪算法的关键步骤，它决定了跟踪的准确性和效率。
本文使用YOLO算法作为目标检测的基础，因为YOLO具有较高的准确率和速度。
YOLO将图像划分为多个网格，每个网格负责检测其中的目标。
通过在每个网格上预测目标的类别和边界框，可以实现快速准确的目标检测。
四、目标跟踪目标跟踪是实时跟踪算法的核心，它通过在不断更新的目标状态中预测目标的位置和速度来实现目标的连续跟踪。
本文使用卡尔曼滤波来对目标状态进行建模和预测。
卡尔曼滤波不仅可以估计目标的位置和速度，还可以考虑观测噪声和模型不确定性，提高跟踪的鲁棒性和准确性。
五、实时性优化为了实现高速实时跟踪，本文进行了一些实时性优化。
首先，使用多线程和GPU加速来提高算法的计算速度。
其次，通过降低目标检测和跟踪的分辨率来减少计算量。
最后，使用滑动窗口和目标预测等技术来减少不必要的目标检测和跟踪操作。
六、实验与结果本文在多个公开数据集上进行了实验，并与其他跟踪算法进行了比较。
实验结果表明，本文所提出的算法在准确性和实时性方面都达到了很好的性能。
算法能够快速准确地跟踪多个运动目标，并在目标遮挡、光照变化等复杂场景下保持较高的稳定性和鲁棒性。
地理信息系统课后习题部分答案
地理信息系统概论课后习题部分答案第一章1、什么是地理信息系统（GIS)?它与一般计算机应用系统有哪些异同点？答：地理信息系统：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. GIS 脱胎于地图学，是计算机科学、地理学、测绘遥感学、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等众多学科交叉融合而成的新兴学科。
但是，地理信息系统与这学科和系统之间既有联系又有区别: （1）GIS 与机助制图系统机助制图是地理信息系统得主要技术基础,它涉及GIS 中的空间数据采集、表示、处理、可视化甚至空间数据的管理。
地理信息系统和数字制图系统的主要区别在于空间分析方面。
一个功能完善的地理信息系统可以包含数字制图系统的所有功能，此外它还应具有丰富的空间分析功能。
（2）GIS 与DBMS(数据库管理系统）GIS 除需要功能强大的空间数据的管理功能之外，还需要具有图形数据的采集、空间数据的可视化和空间分析等功能。
因此，GIS 在硬件和软件方面均比一般事务数据库更加复杂, 在功能上也比后者要多地多。
(3)GIS 与CAD 系统二者虽然都有参考系统，都能描述图形，但CAD 系统只处理规则的几何图形、属性库功能弱,更缺乏分析和判断能力。
(4）GIS 与遥感图像处理的系统遥感图像处理的系统是专门用于对遥感图像数据处理进行分析处理的软件。
它主要强调对遥感栅格数据的几何处理、灰度处理和专题信息提取。
这种系统一般缺少实体的空间关系描述，难以进行某一实体的属性查询和空间关系查询以及网络分析等功能。
2、地理信息系统有哪几个主要部分组成?它的基本功能有哪些？试举目前广泛应用的两个基础地理信息系统软件为例,列出它们的功能分类表,并比较异同点?（1)系统硬件:包括各种硬件设备,是系统功能实现的物质基础；（2)系统软件：支持数据采集、存储、加工、回答用户问题的计算机程序系统；(3)空间数据:系统分析与处理的对象，构成系统的应用基础；(4）应用人员：GIS 服务的对象，分为一般用户和从事建立、维护、管理和更新的高级用户；（5）应用模型：解决某一专门应用的应用模型，是GIS 技术产生社会经济效益的关键所在.3、试说明地理信息系统的基本分析功能与应用模型之间的区别和联系是什么？答: 地理信息系统分析功能是基于现有数据按照一定规律或者参数进行计算得出的结构，这些规律和参数就可以构成一个应用模型, 比如降雨量计算模型和风力强度计算模型等. 但应用模型很多是专业领域的模型，其表现可以是参数表格也可以是图标或计算公式, 不利于地理信息这种要与地理坐标想联系, 并且需要特殊的可视化效果的信息分析与表达。
基于dem的等高线自动生成方法研究
第35卷第4期2019年12月测绘标准化Standardization of Surveying and MappingVol.35No.4Dec.2019基于DEM的等高线自动生成方法研究殷小庆1严竞新1冉隆思2王西萍彳（1•自然资源部测绘标准化研究所陕西西安710054；2,自然资源部第一航测遥感院陕西西安710054）On Automatic Generation of Contour Lines Based on DEMYIN Xiaoqing YAN Jingxin RAN Longsi WANG Xiping摘要:等高线是数字线划图中的重要要素内容，可以反映地形地貌的起伏变化，在各行各业中应用广泛，是不可或缺的基础地理信息要素。
提出一种基于规则格网DEM自动生成等高线的方法,重点研究等高线化简算法，将坡度和坡向因子引入等高线化简过程，实现基于DEM的等高线自动生成。
通过试验测试，效果较好。
关键词：等高线;地形因子;等高线化简；等高线平滑;规则格网中图法分类号:P231.5开放科学（资源服务）标识码（OSID）近几年，数字摄影测量与遥感技术得到迅速发展，尤其是新型数字航摄仪、GPS/IMU等新设备的发展,使得数字摄影测量在数据获取、外业测量以及空三测量等环节的工作量大大减少，在保证精度的同时也大幅度地提高了生产效率。
然而在内业采集环节,效率的提高主要依赖软件功能的改善,并未发生生产技术流程及效率质的变化，大量的人工采集工作仍然无法被计算机自动处理所替代。
在基础地理信息八大类要素（定位基础、水系、居民地及设施、交通、管线、境界与政区、地貌、植被与土质）中,地貌要素中的等高线数据较为特殊，它带有高程信息，在采集时必须配备专业的三维眼镜和输入设备,几乎完全依赖于立体视觉环境中的人工目视判断和手工绘制，难以用计算机自动化来辅助数据的采集。
特别是在丘陵地、山地和高山地等地形变化剧烈处,等高线采集费时费力，是制约内业生产效率提高的重要因素之一。
地形图等高线的自动绘制方法
地形图等高线的自动绘制方法1. 自动绘制等高线的常用方法1.1 网格法：它的基本原理是以不规则原始数据为依据，用双二次拟合，按距离加权平均或按距离加权最小二乘等方法拟合一张曲面，将规则网格点的平面坐标代入曲面方程求解出网格点的高程，然后在以网格点的高程为依据内插等高线。
其主要步骤为：根据离散点计算方格点数据；在网格边上内插等值点；追踪等值点，形成某一高程值的若干等值线；联结等值点绘制光滑曲线。
网格法绘制等高线的精度同网格的大小即采点密度有很大的关系，在取较小间距的网格时，虽然可以提高制图精度，但要占用较大内存，且不适用于处理地性线。
由于网格点的高程是通过对原始离散点拟合内插后计算得到的，无论采用哪种算法，网格点的精度都不可能高于原始离散点的精度，相反，拟合后可能使得某些原始离散点的实测高程值发生改变，整个地形趋于平滑。
1.2 三角网法：此种方法直接根据实际获得的不规则离散数据点构成不规则三角网，然后在不规则三角网上内插等高线。
其主要步骤为：自动联结三角网；在三角形边上内插等值点；寻找等高线的起始点和追踪等值点；4）联结等值点绘制光滑曲线。
相对于网格法而言，三角网具有以下特点：对于分布不规则的离散点，不须变换成规则网格点，可直接利用原始观测点插补等值点，这样可以提高等高线的精度，且对特征高程点部位任意小的等高线图形均能绘出；应用三角网法绘制的等高线图可具有自由边界，在有观测点地区均可出现等高线；三角网法绘制等高线方法简单，程序设计也比较简单。
2. 三角网法绘制等高线的原理2.1 自动联结三角网用三角网法绘制等高线首先必须联结三角网。
必须考虑到获取原始信息的质量，使其符合线性补插的要求。
应建立在可能条件下的最佳三角网，保证插补精度。
首先要确定第一个三角形。
从离散点中任取一点作为第一个三角形的第一顶点，找出距该点最近的点作为一号三角形的第二个顶点，在满足三边长度近似相等条件下，找出距这两点连线中点最近而且与这两点不在一直线上的点作为一号三角形的第三顶点。
dem生成等高线算法
dem生成等高线算法1. 任务概述在地理信息系统（GIS）领域中，DEM（Digital Elevation Model）是一种用于表示地表高程信息的数字模型。
而等高线则是地图上用来表示地形起伏的曲线。
本文将探讨DEM生成等高线算法的原理与实现方法。
2. DEM生成算法概述DEM生成算法是通过采集地面高程数据，利用插值方法将离散的高程点转换为连续的高程表面模型。
常用的DEM生成算法有插值法、三角网格法和基于机器学习的方法等。
2.1 插值法插值法是最常用的DEM生成算法之一。
它通过已知高程点的数值和位置，推算出未知位置的高程值。
常用的插值方法有最邻近插值、反距离权重插值和克里金插值等。
2.1.1 最邻近插值最邻近插值法是最简单的插值方法之一。
它将未知位置的高程值设置为距离最近的已知高程点的值。
这种方法的优点是计算速度快，但结果可能较为粗糙。
2.1.2 反距离权重插值反距离权重插值法是一种基于距离的插值方法。
它根据已知高程点与未知位置的距离来确定权重，再根据权重对已知高程点的值进行加权平均。
这种方法考虑了距离因素，能够提供更准确的高程估计结果。
2.1.3 克里金插值克里金插值法是一种基于统计学原理的插值方法。
它通过计算已知高程点之间的空间相关性来推算未知位置的高程值。
克里金插值法能够充分利用已知高程点的空间信息，得到较为精确的高程模型。
2.2 三角网格法三角网格法是一种基于三角形剖分的DEM生成算法。
它将地面高程点连接成不规则的三角形网格，然后通过插值方法计算三角形内部的高程值。
三角网格法适用于不规则地形的高程模拟，能够提供较为真实的地形表面模型。
2.3 基于机器学习的方法近年来，随着机器学习技术的发展，基于机器学习的DEM生成方法也逐渐兴起。
这种方法利用大量的高程数据和地理特征作为输入，通过训练模型来预测未知位置的高程值。
基于机器学习的方法在处理大规模高程数据时具有较高的效率和准确性。
3. DEM生成等高线算法实现DEM生成等高线算法是在DEM生成算法的基础上，进一步提取等高线曲线。
一种基于格网法快速生成等值线的算法
的 海量 性 ， 以提 高效 率为 目的 ， 出了一种 新 的等 高 线 追踪 算 法 。 算 法将 等 高线 追踪 算法 分 为逐 个格 网 内 内插 等 高点 和 提 该
等 高线提 取 两个 阶 段 ， 一 个阶 段 的 处理 明 显 减 少 了插 值 过 程 中格 网 边上 等 值 点 的 比较 次 数 ， 第 改善 了算 法 的效 率 ， 并通 过 试 验 生 成等 高线 证 明这 种 算 法具 有 可操 作 性 和 实用性 。
ｔ ｔｐｒ ｖ ｓ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｓａｇ ｉｔ ｓｆａｉ ｌ ｄ ｐｒｃｉａ． ｓ ｅ ｏ ｅ ｔｉ ｏｒ ｈｍ ｉ ｅｓｂｅ ａ ａ ｔｃ ｌ ｎ １
Ｋｅ ｒ ｓ Ｃｏ ｔ ｕ ； ａ ｋ ｎ ； ｙ ｗｏ ｄ ： ｎ ｏ ｒ Ｔｒ ｃ ｉ ｇ ＤＥＭ ； ｉ Ｇｒ ｄ
０ 引言
Ｃ Ｈ ＥＮ ｕ —ｇ ｎ ＬＩ Ｋａ—ｍ ｉ Ｘ ｅ ｏ ｇ， Ｕ ｉ ｎ （ ｌｇ ｆＩｆｒ ｔ ｎ Ｓｉｎｅａ ｄＴｅｈ ｏｏ ｙＣｅ ｔｌＳ ｕｈ Ｕｎｖ ｒｔ， ｈｎ ￣ａＨｕ ａ ４ ０ ８ Ｃｈｎ ） Ｃｏｌ ｅｏ ｏｍａｏ ｃ ｃ ｎ ｃ ｎ ｌｇ ， ｎｒ ｏ ｔ ｉｅｓｙ Ｃ ａｇｈ ， ｎｎ １０ ３， ｉａ ｅ ｎ ｉ ｅ ａ ｉ
关 键 词 ： 高线 ； 踪 ； 字 高程 ； 网模 型 等 追 数 格 中 图分 类 号 ： ２ １Ｔ ３ １ １ ０ ４ ；Ｐ ９ ． ４ 文 献 标识 码 ： Ａ
Ａｎ Ａｌ ｏ ｉｈｍ ｆ Ｄｒ ｗｉ Ｃｏ ｔ ｕｒ ｆ ｏ ｉ ｄ ＤＥＭ ｇ ｒｔ ｏ ａ ｎｇ ｎ ｏ ｒ ｍ Ｇｒ
的形状 ，而且 还 能较 精确 地 求 出图上 任 意点 的高 程 。 对 同一 地 区 不 同 的信 息 资料 或 经 过 各种 处 理 后 的结 果 ， 高度 、 度 、 度 和应力 等 的分 布情 况 以及 其 相 如 强 温 关性 和 变化 的趋 势 ， 可通 过绘 制相 应 的等 值 线 图简 单 而直观 地进 行综 合分 析 。因此 ， 地形模 拟 、 文模 型 在 水 建 立 、 路铁 路 勘 测 规 划 、 公 自然 资源 管 理 等 地 学 领 域 都 得到 了广 泛的 应用 ， 并显 示 出了许多优 越性 。
基于规则格网的等高线光滑算法研究
假设 Ｅ点为 当前横 边上 的等高点 ， 么 那
Ｘ ＝ｙ ｉ，）Ｌ ， １＾ ）Ｊ 『 ，） Ｅ ｘ （ｊ１＋ ＋ ，１－ ． １】 ， ／ ， ｙ ＝ ｙｉ，） Ｅ ｘ （ｊ２ ， ｄ ｙ （＝０１ 。 门 ，２ Ａ，） ，
为 了有利 于等高点 的 自动追 踪 。需事先计算 出网 格 区域 内全部 纵横 边上 的当前等高点 ， 并作 如下处 理 ：
①如 果 ０ ≤１则令 ａ（ ） 或 ｂ（ ）ｒ ≤ｒ ， ａ， ＝ ｉ ｒ ｈ ， ：； ｊ ｉ ｊ ② 如果 ｒ ｌ ｒ Ｏ则令 ａ ） 或 ｂ Ｊ）２ ＞ 或 ＜， ａ ＝２ ／，＝ 。 ￣ｊ
等 高线 自动追 踪 时 ， 果某 一 边 的 ａ （ 或 ６ 如 ａ‘ ） ６ 。 值 ，
根 总 １， ） 这样 ， 据 下 式就 可 以确 定 ＡＢ边 是 否具 有 当前 第 一 ＝
二
等高 线进 入 网格 时 的走 向有 ４种 可 能 ： 自下 而 上、 自左而 右 、 自上而 下 、 自右往左 进入 。 （ 确定等 高线从 网格 出去 的走 向 ２） 等 高线进 入 网格后 ． 只有从 网格 的另外 ３个方 向 出去 ，为 了避免 出现等 高线交 叉和 不确 定等现 象 ． 在 追 踪时优 先考 虑等高线 原来前 进 的方 向 ， 然后 再考 虑
１ 规则格 网等 高线的生成算 法
规 则格 网 （ ｄ 模 型用 规 则 的采样 点 数据 组 成 ， ） 或把 不规则采 样点数 据 内插成规 则点 数据 ． 以矩 阵 并 形式来 表示 地面形状 。在规 则格 网模 型 中 ， 空间 区 将 域分 成等 距 离 的单元 ， 每个 单元 对 应一 个 数据 （ 采样 点 的高程值 ） ，并 在计算 机 中把 它用 一个 二维 数组表 示 出来 ， 个数 组元素 对应一个 高程 值 。本文在 格 网 每 Ｄ Ｍ建 立好 的基础上进 行等 高线 的生成和光 滑 。 Ｅ １１计 算等值 点 ．
土方量的计算方法方格网法等高线法断面法DTM法区域土方量平衡法和平均高程法
土方量的计算方法土方量的计算是建筑工程施工的一个重要步骤。
工程施工前的设计阶段必须对土石方因土在现实中的一些工程项目中，,它直接关系到工程的费用概算及方案选优。
量进行预算方量计算的精确性而产生的纠纷也是经常遇到的。
如何利用测量单位现场测出的地形数据或原有的数字地形数据快速准确的计算出土方量就成了人们日益关心的问题。
比较经常的法、区域土方量平衡法和几种计算土方量的方法有：方格网法、等高线法、断面法、DTM 平均高程法等。
、断面法1当地形复杂起伏变化较大，或地狭长、挖填深度较大且不规则的地段，宜选择横断面法进行土方量计算。
上图为一渠道的测量图形，利用横断面法进行计算土方量时，可根据等。
A2、A3……AiLL渠，按一定的长度L设横断面A1、断面法的表达式为Ai-1，Ai分别为第i单元渠段起终断面的填(或挖)1在（）式中，方面积；Li为渠段长；Vi为填(或挖)方体积。
土石方量精度与间距L的长度有关，L越小，精度就越高。
但是这种方法计算量大, 尤其是在范围较大、精度要求高的情况下更为明显;若是为了减少计算量而加大断面间隔，就会降低计算结果的精度; 所以断面法存在着计算精度和计算速度的矛盾。
2、方格网法计算对于大面积的土石方估算以及一些地形起伏较小、坡度变化平缓的场地适宜用格网法。
这种方法是将场地划分成若干个正方形格网，然后计算每个四棱柱的体积，从而将所有四棱柱的体积汇总得到总的土方量。
在传统的方格网计算中，土方量的计算精度不高。
现在我们引入一种新的高程内插的方法，即杨赤中滤波推估法。
2.1杨赤中推估杨赤中滤波与推估法就是在复合变量理论的基础上，对已知离散点数据进行二项式加权游动平均，然后在滤波的基础上，建立随即特征函数和估值协方差函数，对待估点的属性值（如高程等）进行推估。
2.2待估点高程值的计算首先绘方格网, 然后根据一定范围内的各高程观测值推估方格中心O的高程值。
绘制方格时要根据场地范围绘制。
．由离散高程点计算待估点高程为其中，为参加估值计算的各离散点高程观测值，为各点估值系数。
数字高程（DEM）模型期末复习资料
数字⾼程（DEM）模型期末复习资料数字⾼程模型（DEM）期末复习资料第⼀章1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。
2 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。
3 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。
4 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。
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。
等高线 生成 算法
等高线生成算法等高线是指在地图上表示相同高度的线，通常用于显示地形图。
在数字地形模型（DTM）中，等高线的生成是一个重要的过程，因为它可以提供关于地形高度和坡度的信息。
本文将介绍等高线生成算法的原理、常见方法以及应用。
一、等高线生成算法原理等高线生成算法的基本原理是从数字地形模型中提取相同高度的点，并将它们连接成一条曲线。
这些曲线组成了等高线。
在数字地形模型中，每个点都有一个特定的高度值。
因此，从DTM中提取相同高度值的点就是等高线生成算法所要完成的任务。
二、等高线生成算法常见方法1.插值法插值法是一种基于数学模型对数据进行处理和分析的方法。
在数字地形模型中，插值法可以通过已知点之间的距离和相邻点之间的差异来确定未知点之间的数值。
然后通过计算得到每个点处的斜率和方向，并将其连接成一条曲线来表示等高线。
2.三角剖分法三角剖分法是一种将平面或空间划分为连续三角形或四面体网格结构来处理数据集合问题的方法。
在数字地形模型中，三角剖分法可以将DTM划分为连续的三角形或四面体，然后通过计算每个三角形或四面体的高度值来确定等高线。
3.网格法网格法是一种将数据集合划分为规则网格结构并进行处理的方法。
在数字地形模型中，网格法可以将DTM划分为规则网格，并计算每个点处的高度值。
然后通过连接相同高度值的点来确定等高线。
4.基于栅格数据的方法基于栅格数据的方法是一种将数据集合划分为规则栅格结构并进行处理的方法。
在数字地形模型中，基于栅格数据的方法可以将DTM表示为一个二维矩阵，并计算每个点处的高度值。
然后通过连接相同高度值的点来确定等高线。
三、等高线生成算法应用1.地形分析等高线生成算法可以提供关于地形高度和坡度的信息，因此可以用于地形分析。
例如，在建筑设计中，等高线可以用于确定建筑物周围地势变化情况，从而选择最合适的建筑方案。
2.自然资源管理等高线生成算法可以用于自然资源管理。
例如，在水文学中，等高线可以用于确定水流方向和水位变化情况，从而帮助管理者进行水资源管理。
4等高线的自动追踪
§2.2格网法等高线追踪
等高线点的追踪
B.等高线点位置的追踪
• 追踪算法
4）进入相邻格网，重复第（3）步，直至该格网不存在等 高线的离去边（此时等高线为开曲线）或该格网为起始格 网（此时等高线为闭曲线）为止。
5）对于开曲线，将已搜索到的等高线点顺序倒过来；并回 到搜索起点，由二次搜索格网开始进行搜索，直至到达搜 索边界。
的偏移量ε（ ε =最小高程度量值的1/10或1/100）。
§2.2格网法等高线追踪
等高线点的追踪
B.等高线点位置的追踪 • 追踪算法
1）设立格网标志数组，其初始值为0。其元素与格网对 应，凡搜索处理过的格网将标志置为1，以后不再被搜 索。 当等高线的高程数值改变，格网标志数组应该清零。 DEM的格网尺寸一般保证相应等高距的等高线不会 在
L>0时，等高线不过该边。
§2.2格网法等高线追踪
等高线点的追踪
A.等高线点位置的确定 2. 确定高程为z0的等高线点在格网边上的平面位置
如果确认等高线z0通过格网边，则按等高线线性内插原
则确定等高线点的平3;(x2-x1)t; y=y1+(y2-y1)t; z=z1+(z2-z1)t; 令
矩阵结构的
§2.1 DEM的表示
点模式DEM的几种表示模型
TIN模型 • TIN模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角
面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角 形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性 插值的方法得到。 • TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连 续但不可微。 • TIN的数据存储方式不仅要存储每个点的高程，还要存 储其平面坐标、节点连接的拓扑关系，三角形及邻接三 角形等关系。频繁使用指针。
LZD算法程序实现及其在DEM匹配中的应用研究
LZD算法程序实现及其在DEM匹配中的应用研究许荣刚【摘要】介绍了一种基于规则格网的无控制DEM绝对定向方法--LZD算法,讨论了该算法程序实现的部分细节问题,运用MATLAB软件对这一算法进行了程序的编写,在此基础上,设计了一组模拟实验来研究该算法在DEM无控制匹配中的应用.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2010(036)024【总页数】2页(P355-356)【关键词】LZD算法;绝对定向;无控制DEM匹配【作者】许荣刚【作者单位】四川省凉山州国土资源局,四川,西昌,615000【正文语种】中文【中图分类】TU198数字高程模型作为地球表面地形的数字描述和模拟已成为空间数据基础设施和“数字地球”的重要组成部分,目前广泛用于自动绘制等高线、制作坡度、坡向图、立体透视图、制作正射影像图、立体匹配片、立体景观图、立体地形模型及地形图修测等领域[1]。
1 基于LZD算法的DEM匹配基本原理LZD算法基本思想是：先以两个表面上的平面坐标相同的点为对应点(如果不存在对应点就内插一个临时点),然后利用对应点之间的z坐标差(在DEM表面上就是高差)的平方和最小为原则来建立目标方程,最后根据最小二乘原理来求解转换参数向量,这组参数能够拉近两个表面。
反复迭代上述过程,就可以正确完成匹配。
LZD算法结合规则格网DEM自身数据结构特点进行匹配,适合以规则格网DEM形式表述的地形表面和其他对象三维表面的匹配[2]。
2 基于LZD算法的DEM匹配方法程序实现1)算法流程分析。
a.建立匹配模型间对应关系：对于待匹配模型中的每一格网点(x,y,z),如果在基准模型中能找到格网点(X,Y,Z)满足(X,Y)与(x,y)相等,则这两点相互对应;否则,根据(x,y),在基准模型中内插对应点(x,y,Z)。
b.建立观测方程：c.求解转换参数：利用最小二乘法原理,取初值为ξ=η=α=0,m=1。
由 n(待匹配模型格网点数)个观测方程,建立最小二乘误差方程,求解七个未知参数,逐次迭代求解最优值。
recast 寻路原理
recast 寻路原理Recast寻路原理一、引言寻路算法是游戏开发中常用的算法之一，用于计算游戏角色在地图中找到最佳路径。
Recast是一种基于网格的寻路算法，具有高效、准确、可扩展的特点。
本文将详细介绍Recast寻路原理及其应用。
二、Recast寻路原理1. 地图建立Recast首先需要根据游戏地图构建三维网格，并将地图中的障碍物标记为不可行走区域。
通过对地图的采样和分析，Recast能够生成准确的地图数据，用于后续的寻路计算。
2. 寻路计算Recast使用A*算法进行寻路计算。
A*算法是一种常用的启发式搜索算法，通过评估节点的启发式值来选择下一步的行动。
Recast根据地图上的节点和连接关系，计算出从起点到终点的最佳路径。
3. 路径平滑Recast计算出的路径通常会包含许多离散的节点，为了使角色移动更加流畅，需要对路径进行平滑处理。
Recast通过引入Bezier曲线和距离检测等技术，对路径进行平滑处理，使得路径更加符合角色的移动特性。
4. 动态更新在游戏中，地图上的障碍物可能会发生变化，需要对路径进行动态更新。
Recast提供了动态更新的功能，可以在障碍物发生变化时，快速重新计算最佳路径。
三、Recast寻路的应用Recast寻路算法被广泛应用于各种类型的游戏中，包括角色扮演游戏、即时战略游戏等。
Recast的高效性能和准确性使得游戏角色能够在复杂的地图中快速找到最佳路径，增强了游戏的可玩性和真实感。
四、Recast寻路的优势1. 高效性能：Recast采用了高效的寻路算法，能够在复杂的地图中快速计算最佳路径，提高了游戏的运行效率。
2. 准确性：Recast通过精确的地图数据和启发式搜索算法，能够计算出最优的路径，使得游戏角色移动更加自然和流畅。
3. 可扩展性：Recast支持动态更新，能够在地图障碍物变化时快速重新计算路径，适应不同的游戏场景和需求。
五、总结Recast寻路算法是一种高效、准确、可扩展的基于网格的寻路算法。
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２等 高线 生成 算法 等 高 线可 以 分为封 闭等 高线 和 非封 闭等 高线 。等高线 生 成 算法 的 思路 是： 先从 网格边 界或 者 网格 内部 上一等 高 点出发， 通过 格网相 邻 的两 个数 据点 插值求 得 下一等 高点， 然后 以此 点 出发 搜索 下一 等高点 坐标， 若遇 到网格 边界 或者 又回 到起点 （ 封闭等 高线） 则说 明已经 找到 了一条等 高程 点所在 位置， ， 也 就是 找到 了等 高线 。将上 面所 求 出的等 高点存 入 数组， 依次 连接 数组 数据 即 可获 得 等 高 线 。 ２ １ 等高线 快速 追踪 算法 的原理 ． 由于本文讨 论的等 高线 快速追 踪算法是基 于规 则格网实现 的， 因此 首先根 据所给 数据 构建 规 则格 网， 建格 网的大 小与所 要 求 的精 度有 关 。如 图 １是 构
图 １规 则格 网插值 点位 置 对 于 ８这样 的等 高点在 格 网上出现 的次 数只 能为 ０ 或 ４偶数 次 （ 高 、２ 等 点在格 网节 点的 情况 除外） 而不 可能 是 １ 、５等奇数 次， 则等 高线 只进 ， 、３ 否 入而 出不来 ， 是不可 能 的。如果 出现有 四个等 高 点的情 况， 这 则必 须做一 下处 理 。如 下 图 ２所 示， 如果 在 一个 格 网上有 四个点 ， 说 明上 、右 、下边 也 都 就 有 等高 点 。 对于 ４ 等高 点， ２ （） 个 图 中 ３ 的这种情 况 是不可 能 出现 的， 果 出现 ， 如 那么
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通常 情况 下， 两段 曲线之 间 的搭接 区 间， 条抛物 线 是不可 能 重合 的。 每 两
高 程点， 或者 所给 出的等 高程 点数据 满足不 了绘 制等高 线 的精 度要 求 。 因此通 过 一定 的算法利 用 已有的数 据获 取所需 等高 点是关 键 。常 见 的等高线 追踪 生 成 算法有 以下几 种 ： 部插值 算法 、加权距 离算 法、最 小 曲率 算法 ， 是这些 局 但 算法 在实现 上都 比较 困难 。本 文在 实践 中摸索 出 了一种等 高线 的快速 追踪算
下：
采用 矢量 表达 式表 示参 数化 的二次 曲线 ， 抛物 线表 达式 的一 般形式 为 ：
Ｐ ｔ ＝ １ａｔ ａ ｔ （） ａ＋ ２＋ ３。 （ ≤ ｔ １ Ｏ ≤ ）
该抛 物 线过 Ｐ 、ｐ 、Ｐ 三个 点，并且 ： 。 １ 抛物 线 以Ｐ 点 为始 点。 当参变 量 ｔ０时， ． １ ＝ 曲线过 Ｐ 点 ：． １ ２ 抛物 线 以 点为终 点 。当参变 量 ｔｌ 曲线过 Ｐ 点：． ＝ 时， ３ 当参 变量 时， 曲线过 点 ， 切 向量 且 等于。
： １ 由点 ０和点 ５内插 出点 ８。
通 过解 联立 方 程， 到 三个 参数 口 、口 、口 得 分别 为 ：
ｑ— ，
Ｐ （
＝４ 一岛 一３ ，， ＝Ｚ ＋ ｐ 一 ２
把求 出 的这三个 系数 的值 ， 入抛物 线 的表达 式 ： 代
ｑ ＋ “。 ‘ ｑｆ
得： ＝０— ｆ Ａ＋ ４一如 ＋（ 一 ） （≤ｔ ） 艄 ３＋２ ） （ ） ２ ｆ ｏ ≤１ 乜
设有一离散型值点列只（＝Ｏ１２ ）每经过相邻三点作～段抛物线， ， …… ， ，
由于 ｎ有 个 型值 点， 以可 以做 一 ２条 抛 物线 段 。 所 在这 一 ２条抛 物线段 中， ｉ 第 条抛 物线 经过 ， ， 三点 ， 以它表 Ｐ Ｐ 所
科 学 论 坛
Ｉ ■
基于规 则格 网的地 图等高线快 速追踪算法
苏广 军
（ 山东省济 宁市人 民 防空办 公室 山东 济宁 ２２ ０） ７００ ［ 摘 要 ］ 图中等 高线 是表达 地貌 起伏 形态 的有 效方法 。利用 已知 点高程 数据 内插 等高 点是 构建 等高 线 的关键 ， 地 本文提 出了一种 基于 规则 格 网通过 插值 决速追 踪等 高 点的算 法， 研究 了等 高线 的平 滑算 法， 该方 法可应 用 于类 似等 值线 的追 踪和 建立 。 ［ 关键 词］ 等高 点 插 值算 法 平滑 算法 中 图分类号 ：Ｍ ３． Ｔ８５１ 文献 标识码 ： Ａ 文 章编号 ：０ ９９４ （００ ３— ０８０ １０— １Ｘ ２ １）２ ０ ７－２ 。
达式应为： 。＝（—３ ＋２ ） ＋（ 一 ｔ） ＋ ２ ） ２ｏ Ｓ（ ） １ ４ ４ 。Ｐ十 （ｔ 一 ＋（ ≤ ｆ 】
ｉ 主 ｏ 厂］ Ｌ
— — — — — —源自ｔ １ 同理 ， ｉ 条抛 物线段 为 经过 ｐ ，ｍ， Ｍ － Ａ， 以它 的表达 式应 ≤ ） 第 ＋１ ｐ ｐ ＝ 所
１前 言 等高线 是表达 地理环 境现 象的重 要 图形， 它表达 地理 环境现 象具 有直观 、 易读等 特 点， 过等 高线 构建数 字地面模 型可 以帮助人们 更好地认 识地理 环境 通 现 象 。等 高线 在与 二维地 理 空 间定位相 关 的领域 有着 重要 的应 用， 该方 法可 扩 充 到等 温 线 、等 降 雨线 等 类 似 等值 线 在 不 同应 用领 域 。 等高 线的实 质是 二维地 理空 间定位 和数字 描述 。生成 等高 线最直 观 的想 法是 依次连接 所有 的等 高程 点， 然而现实 中所给 出的数据 并不一 定是所 需的等