数字高程模型（DEM）考试题目答案

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。

15、基于不规则分布采样点反距离权法建⽴GRID 的基本思路？答：(反距离权)加权平均法
H p pi=di-2
11、试对⽐分析GRID 和TIN 的优缺点。

GRID TIN 数据结构
光栅数据结构简单、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不⾜可变分辨率；可根据地形复杂程度灵活布置采样点
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
12、简述GRID 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)
13、⽣成GRID 的主要⽅法有哪些？与DEM 数据采集⽅法、采样策略和采样数据分布间
存在哪些联系？
答：1）基于规则格⽹分布采样点的GRID 建⽴A 最近邻域法B 双线性内插
H=a0+a1x+a2y+a3xy C 双三次曲⾯内插 D ⼆元样条函数内插 2）基于不规则分布采样点
的GRID 建⽴ A 整体内插 B 逐点内插法 a(反距离权)加权平均法b 移动曲⾯拟合法c 克
⽴⾦法 C 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 a 线性内
插 H=a0+a1x+a2y b 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
14、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？
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）
15、试述基于等⾼线分布采样数据间接法建⽴GRID 的基本思路？
答：先构建TIN ，然后在TIN 表⾯上内插格⽹点⾼程
16、简述构TIN 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
17、简述狄洛尼法则的三种不同表达⽅式及DT 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
18、带约束条件的狄洛尼法则和LOP 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
19、试述两步法构建CDT 的基本思路？答：CDT 的⼆步⽣成算法a 、忽略约束条件⽣成
DT b 、逐条插⼊约束边，并通过LOP 调整影响区域中的所有三⾓形
20、DEM 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）
21、什么是坡度(坡向)？在基于GRID 的表⾯分析中是如何求算它的？
坡度：过该点的切平⾯与⽔平地⾯的夹⾓坡度
坡
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：地表⾯上⼀点的切平⾯的法线⽮量n 在⽔平⾯的投影nxoy 与过该点的正⽅向的夹⾓。

22、谈谈你对DEM 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）⽣成数字坡
度（坡向）模型8）⽣成数字光照模型9）⽔⽂分析
23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
24、试述DEM 三维可视化的基本流程？
25、试述DT三⾓⽹的主要⽣成算法及基本思路？答：A三⾓⽹⽣长算法：1、（递归)扩张⽣长算法2、凸闭包收缩算法B逐点插⼊算法处理流程
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C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
26试述由GRID（TIN）内插⽣成数字等⾼线的过程？。