面向地形辅助导航的地形信息分析
利用dem辅助判定地形类别的方法
利用dem辅助判定地形类别的方法
一。
首先咱来说说啥是 DEM 。
DEM 就是数字高程模型，简单讲就是把地形高低起伏用数字的形式表现出来。
1.1 那它咋帮咱判定地形类别呢？其实就看那高低起伏的程度和形状。
比如说，要是一片区域的 DEM 数据显示地势平坦，没啥大起大落，那很可能就是平原啦。
1.2 要是这数据里一会儿高一会儿低，山峰连着山谷，那多半就是山地。
而且通过 DEM 还能看出山地是陡峭还是缓和。
二。
接下来咱再细瞅瞅不同地形在 DEM 上的特点。
2.1 高原这一块儿，整体海拔高，但相对平坦，在 DEM 上就像是一个大平台，只是这个平台比周围高不少。
2.2 盆地呢，就像一个大碗，四周高中间低，DEM 数据能清楚显示出这种围合的态势。
2.3 丘陵地区，那就是起起伏伏，高高低低，但没山地那么夸张，相对缓和一些，DEM 上的曲线也是比较柔和的。
三。
最后咱讲讲咋用 DEM 准确判定地形类别。
3.1 得多看、多对比。
不能光看一个地方的 DEM ，得把周边的都拿来瞧瞧，综合判断。
3.2 还得结合实际情况，比如说当地的植被、河流走向啥的，因为这些也能反映地形特点。
利用 DEM 辅助判定地形类别是个挺有用的法子，但也得多琢磨、多研究，才能分得清、判得准。
咱可不能马虎大意，要不然就容易闹笑话啦！。
如何使用地形图进行导航和定位
如何使用地形图进行导航和定位在现代社会，导航和定位成为我们日常生活中不可或缺的一部分。
通过使用地形图（topographic map），我们可以准确地掌握地理信息，找到我们想要到达的目的地。
在本文中，我们将探讨如何使用地形图进行导航和定位。
首先，让我们简要了解一下地形图的基本概念。
地形图是一种专门绘制地理地形特征的地图。
不同于普通的地图，地形图通过等高线和色阶来显示地势起伏，山脉、峡谷、河流等地理特征一览无余。
因此，地形图能够提供更为详细和准确的地理信息，使我们在导航和定位时更加得心应手。
其次，让我们探讨如何在现实生活中应用地形图进行导航。
在计划长途旅行或进行户外活动时，我们可以首先获取目标地区的地形图。
通过仔细研究地形图上的地势特征和道路线索，我们可以选择最合适的航线，避开险峻的山脉和危险的地形。
除此之外，地形图上的水源和营地标志也能为我们提供宝贵的参考信息。
在实际使用地形图进行导航时，我们可以借助指南针和测距工具来辅助我们的方向感和距离感。
指南针帮助我们确定地图上的朝向，而测距工具则能够帮助我们估算两点之间的距离。
这些工具结合地形图的有效应用，使我们能够更加确切地了解自身位置和前进方向。
除了长途旅行和户外活动，地形图也可以在城市导航中发挥重要作用。
通过仔细研究地形图上的道路网和地理特征，我们可以避开拥堵的交通路线，选择最佳的行驶路线。
地形图上的标志物和地标也可以帮助我们更加容易地识别目标位置并进行定位。
当然，在使用地形图进行导航和定位时，我们还需要结合其他辅助工具和技巧。
例如，GPS导航系统和手机应用程序能够为我们提供实时的地理信息和导航指引。
此外，了解一些基本的地图阅读技巧，如如何解读比例尺和图例，也能帮助我们更好地使用地形图。
然而，正如任何工具一样，地形图也有其局限性。
地形图可能无法反映某些临时性的变化，如道路工程、建筑物的增加等。
因此，在使用地形图进行导航和定位时，我们还需要结合实际情况进行判断和调整。
地形分析报告 三种形式
地形分析报告三种形式地形地貌分析地形地貌分析是城市规划中的重要内容，是城市规划的基础分析之一。
地形地貌分析在城市规划的不同时期不同深度中都有非常广泛的应用，从宏观尺度的城市选址、城市布局、功能区组织到微观尺度的道路管网、景观组织无一不受地形地貌的影响，因此，地形地貌分析对城市规划的影响是无处不在的。
长时间以来，城市规划的基础数据通常是平面的地形图数据, 可以在其基础上进行简单的地形分析，近年来随着信息技术尤其是GIS技术的发展, 各种新方法和应用模型不断融入到城市规划领域，传统的地形分析由二维平面分析发展到了新的三维地形分析和三维透视图，从而帮助规划人员根据地形特征进行合理科学的城市规划。
地形分析的基础是要建立数字高程模型(DEM)。
DEM主要用于描述地面起伏状况，可以用于提取各种地形参数，如坡度、坡向等，并进行通视分析等应用分析。
目前DEM的建立主要来源于：①地形图中的等高线；②通过遥感影像提取高程数据；③其它方式，如全球定位系统(GPS)和激光扫描测高系统等。
DEM包括两种表达形式：规则网格(GRID) 和三角网(TIN)。
此外，基于二维平面形式表示的等值线图也可以理解为数字搞成的另一种表达方式。
GRID是由一组大小相同的网格描述地形表面，它能充分表现高程的细节变化，拓扑关系简单，但对于表达不规则的地面特征则略显不协调。
TIN是由分散的地形点按照一定的规则构成的一系列不相交的三角形组成的，与不规则的地面特征和谐一致，可以表示纤细功能特征和叠加任意形状的区域边界。
GRID 常用的生成算法有包括反距离权插值、趋势面插值、样条插值、克里金插值等；TIN 生成算法主要有分割2归并法、逐点插入法和逐步生长法。
城市规划中地形分析的实质就是对DEM的应用范围进行拓广和延伸。
从地形分析的复杂性角度, 可以将地形分析分为两类: 一类是基本地形因子(包括坡度、坡向等)的计算; 另一类是衍生出的其它的地形分析, 包括地形量算、通视分析、地形特征提取等。
如何利用CAD进行地质勘探与地形分析
如何利用CAD进行地质勘探与地形分析地质勘探和地形分析是地质学和地理学领域中的重要研究内容。
借助CAD（计算机辅助设计）软件，我们可以更加高效和精确地进行地质勘探和地形分析。
本文将介绍如何利用CAD软件进行这些工作。
首先，CAD软件能够提供强大的绘图和建模功能，方便我们将现实世界的地理和地质信息转化为数字化的数据。
通过对地质勘探和地形的数据进行处理和建模，我们可以得到准确的地质和地形图，为后续的分析工作提供基础。
在进行地质勘探时，CAD软件可以帮助我们绘制地层剖面图。
首先，我们需要收集和整理现场勘探的数据，包括地层厚度、倾角、岩性等信息。
然后，在CAD软件中创建一个新的文件，并选择合适比例的绘图空间。
接下来，我们可以利用CAD软件的线条、填充和标注工具绘制地层剖面图。
可以使用直线工具绘制地层的上下界线，使用填充工具填充不同地层的颜色或图案，使用标注工具标注地层的厚度和岩性。
完成后，我们可以保存和输出这个地层剖面图，以便后续分析和展示。
除了地质勘探，CAD软件还可以用于地形分析。
地形分析主要研究地表的形状和高程分布等信息。
CAD软件的绘图和建模功能可以帮助我们快速生成地形图和等高线图。
首先，我们需要收集地面高程数据，可以通过使用GPS进行测量或获取现有的地理数据。
然后，将这些高程数据输入到CAD软件中，创建一个新的文件并选择合适比例的绘图空间。
接下来，使用CAD软件的线条和填充工具绘制地形图和等高线图。
可以使用线条工具绘制地形的起伏线，使用填充工具填充不同高程段的颜色。
完成后，保存和输出这些地形图和等高线图，以便后续分析和展示。
在进行地质勘探和地形分析时，CAD软件还可以与其他地质和地理数据进行整合。
例如，可以将地质勘探和地形数据与地图数据进行叠加，通过CAD软件的叠加和透明度调整功能，将不同数据层次的信息可视化展示出来。
这样，我们可以更加直观地分析研究区域的地质和地形特征，快速找出存在的问题和可能的资源。
第7章－地形辅助惯性导航
第七章地形辅助惯性导航7.1 地形辅助导航（TAN）技术概述利用地形特征对飞机进行导航是人们所熟知的最古老的导航技术，从19世纪末飞机出现起，飞行员就通过目视地形、地物进行导航。
然而，现代TAN技术与古老的地形导航技术截然不同，它把地形数据库与地形匹配概念结合起来，使导航定位性能达到了前所未有的精度。
TAN技术已经和卫星导航、惯性导航等一样构成了当今重要的军事导航技术领域。
TAN是利用地形和地物特征进行导航的总概念。
在这个总概念下，发达国家已研制了多种不同的TAN系统，有的叫地形轮廓匹配TERCOM，有的叫惯性地形辅助导航系统SITAN，有的叫地形参考导航TRN，有的叫地形剖面匹配系统TERPROM，等等。
TAN系统之所以能够迅速发展和成熟，是由下列因素决定的：（1） 研制出了能从有噪声和多值性的数据中提取精确信息的各种算法；（2） 处理器体积的缩小和性能的提高使其能在飞行器上实时地完成这些算法；（3） 新型存储装置（如大容量动态随机存取存储器芯片和光盘）的出现使其能将世界范围的对作战来说有用区域的地形数据存储在飞行器上的标准航空电子机箱内。
目前，TAN系统的种类很多，但基本上可以分成两类：一类是以地形标高剖面图为基础的；另一类是以从数字地图导出的地形斜率为基础的。
它们都包含有地形特征传感设备、推算导航设备、数字地图存储装置和数据处理装置4部分。
地形特征传感设备（如雷达高度表、气压高度表和大气数据计算机）测量出飞行器下方的地形剖面或其它特征，推算导航设备（如INS，多普勒导航雷达）估算出的地形特征位置，再以这个估算位置为基础，在数字地图存储装置中搜索出能与雷达高度表测得的地形特征有最好拟合的地形特征，这个地形特征在数字地图中所处的位置，便是飞行器的实际位置，然后再用这个精确位置数据对推算导航设备（如INS）进行修正，如此不断迭代，就能使飞行器连续不断获得任一时刻的精确位置。
拟合是一种相关处理过程，用精确位置去修正推算导航系统也要借助于卡尔曼滤波处理技术，因此，TAN系统中要有功能很强的数据处理装置。
使用CAD软件进行地形分析和可视化展示的技巧
使用CAD软件进行地形分析和可视化展示的技巧CAD（计算机辅助设计）软件是一种广泛应用于建筑、工程和设计领域的工具。
除了常见的设计功能外，CAD软件还可以用于地形分析和可视化展示。
在本文中，我将介绍一些使用CAD软件进行地形分析和可视化展示的技巧。
一、导入地形数据首先，我们需要将地形数据导入CAD软件。
地形数据可以是由测绘仪器测得的点云数据或者栅格图像。
许多CAD软件都支持常见的地图格式，如DEM（数字高程模型）和DTM（数字地形模型）。
通过导入地形数据，我们可以在CAD软件中准确地重现实际地形。
二、创建等高线创建等高线是地形分析的重要工作之一。
在CAD软件中，我们可以根据导入的地形数据，选择合适的参数来生成等高线。
一般来说，等高线的间距越小，地形变化的细节就越丰富。
创建等高线后，我们可以进一步分析地形的特征和变化。
三、计算坡度和坡向除了等高线，我们还可以利用CAD软件计算地形的坡度和坡向。
坡度表示地表的陡峭程度，坡向表示地表的朝向。
通过这些数据，我们可以更好地理解地形的特点，例如寻找合适的土壤保持措施、确定建筑物的合适位置等。
四、绘制三维模型在CAD软件中，我们可以通过地形数据创建真实的三维模型。
通过为地形添加纹理和颜色，我们可以更加生动地展示地形的特征。
此外，我们还可以根据需要添加建筑物、植被和其他要素，使得地形模型更加逼真。
五、生成动画和演示CAD软件还提供了生成动画和演示的功能，使我们能够更直观地展示地形的变化和特征。
通过设置不同的视角和时间范围，我们可以演示地形随时间的变化，或者展示不同地点的地形特征。
这对于规划和设计工作非常有用。
六、与其他软件集成CAD软件通常可以与其他软件集成，进一步扩展其功能。
例如，我们可以将地形数据导入到GIS软件中，进一步进行空间分析和决策支持；或者将地形模型导入到渲染软件中，进行更高质量的图像和视频渲染。
与其他软件的集成可以提供更多的工具和方法来予以地形分析和可视化展示。
地形辅助导航系统的关键技术
个新 的高度 。该系统 有着 广泛 的应用前 景 ，它 不仅
能用 于低 空 飞行 ，而且 还用 于海 上和陆地 航行 。促使 地 形辅 助导 航系统 迅速 发展 和成熟 的因素很 多 ，除 了
计 算机技 术 的迅速 发展之 外 ， 有下 列几项 关键 技术 。 还
３ 结
语
空航 天 大学 出版社 ，１ ９ ９２
今 电 子 技 术 的 最 新 成 果 ，从 而 把 军 事 导 航 性 能 提 高 到
一
１ 数 字 地 图 技 术
１ １ 基 准 数 据 库 ．
实 现任何 以地形 为基础 的导 航系 统的前提是 ，必 须有所 需要 的和符 合质量要 求 的基 准数据库 ， 否则 ， 它 就 不可能 得 到正确 的使用 。 数 字地 图数据 日益广泛 的应 用有 可能使 飞行器 在 大 部分 目标 地 区使用地 形辅助 导 航系统 。 目前 ，美 国 国防测绘 局领导 着一个 国家集 团 ．每个 国家负 责建立 本 国及有关 地 区的数字 陆地块 系统 （ Ｉ ） Ｄ ＭＳ 的数 据档
参 考 文 献
ｌ 陈粤初 等 ．单 片 机应 用 系统 设计 与 实践 ．北 京 航
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｒｅ ｔ ｎ ｔ ｒ ｓ ｓ ｅ ｏ ａ ｉ ｇ ｂ ｓ ｏ ｓ ｒ ｃ ｅ ｙ ８ Ｃ５ ｓｒ ｃ ｍｏ ｅ ｍｏ ［ ｙ ｔ ｍ ｐ ｇ ｎ ａ ｅ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔ ｄ ｂ ９ ２· ８ Ｃ２ ５ ｎ ＯＤＥＭ ｉ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｅ ９ ０ ｌａｄ Ｍ ｓ ｒ ｓ ｎ ｅ Ｔｈｉ ｓ ｓ ｅ ｓ ｙ ｔ ｍ ｃ ｎ ｉ ｆｔ ｅ Ｍ ＵＸ ２ ２，ＲＳ ８ ｎ ａ ａ ｓ ｍｐ ｉ ｇ ｓ ｓ ｅ ｏ ｓｓ ｏ ｈ ｔ ＲＳ ３ ４ ５ ａ ｄ ｄ ｔ ａ ｌ ｙ ｔ ｍ Ｉ ｓ ｃ ａ ａ ｔ ｒｚ ｄ ｂ ｉ ｌ ｏ ｓ ｃ ｉ ｎ ， ｒ ｌ ｂ ｌ ｙ ｓ ｒ ｉｅ ａ ｄ ｎ ｔ ｉ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｅ ｙ ｓｍｐ ｅ ｃ ｎ ｔ ｕ ｔ ｒ ｏ ｅ ｉ ｉ ｔ ｅ ｖｃ ｎ ａ ｉ
地形测量的常见工具与技巧
地形测量的常见工具与技巧地形测量是一项重要的工作，它涉及到对地球表面的测量和记录。
在这个过程中，人们使用各种工具和技巧来获取准确的地形数据。
本文将介绍地形测量中常见的工具和技巧。
1. 全站仪全站仪是一种高精度测量仪器，被广泛应用于地形测量工作中。
全站仪通过激光或电子技术测量物体的位置和角度，从而准确测量地面的高程和坐标。
它具有自动化和高精度的特点，使测量工作更加高效和准确。
2. GPS（全球定位系统）GPS是一种卫星导航系统，通过接收来自卫星的信号来确定接收点的位置。
在地形测量中，使用GPS仪器可以迅速获取点的经纬度坐标，从而进行地形图的编制和测量分析。
GPS广泛应用于航空测量、地籍测量和地形图绘制等方面。
3. 激光测距仪激光测距仪通过发射激光束并追踪反射后的激光束来测量目标物体的距离。
在地形测量中，激光测距仪可以快速测量地面的高程和距离，配合GPS和全站仪使用，可以获取更准确的地形数据。
4. 周界测量和剖面测量在地形测量中，周界测量和剖面测量是常用的技术手段。
周界测量是通过在被测区域的边界上进行测量，确定被测区域的轮廓和边界。
剖面测量则是在被测区域的内部，通过选择一条或多条剖面线来获取地面的高程特征和变化趋势。
5. 等高线测量等高线是指在地图上连接具有相同高程值的点而形成的曲线。
等高线测量是地形图制作中重要的一环。
通过在地面上选择一组测点，并测量点的高程值，可以绘制出具有不同高程的等高线，从而反映地表的地形特征和起伏。
6. 遥感技术遥感技术是通过人造卫星、航空器等遥感平台获取地球表面信息的一种技术。
在地形测量中，遥感技术可以获取大范围的地形数据，包括地表覆盖、地形特征和地貌等信息。
通过遥感技术，可以提供补充和辅助地形测量工作的数据源。
7. 数据处理和分析在地形测量中，对采集到的数据进行处理和分析是不可或缺的步骤。
通过使用专业的地理信息系统（GIS）软件，可以对测量数据进行整理、分析和可视化展示。
如何进行山地测量和地形分析
如何进行山地测量和地形分析山地测量和地形分析是地理学和测绘学领域中非常重要的内容。
通过准确测量山地地形特征，可以为地质勘探、土地利用规划、城市建设等提供重要依据。
本文将介绍如何进行山地测量和地形分析的方法和技术。
一、测量仪器和技术在进行山地测量和地形分析之前，我们需要准备一些必要的测量仪器和技术。
其中，最常用的工具是全站仪、GPS定位系统和遥感技术。
1. 全站仪：全站仪是一种测量仪器，可以提供高精度的三维坐标测量，用于测量地点的坐标和高程等信息。
使用全站仪进行山地测量时，需要选择合适的测站点，采集足够的数据，并进行数据处理和分析。
2. GPS定位系统：GPS定位系统是一种基于卫星导航的测量技术，可以提供较高的定位精度。
在山地测量中，GPS可以用于确定测站点的经纬度和海拔高度等信息。
然而，由于山地地形的复杂性，GPS在山地测量中的精度可能会受到一定的限制，需要结合其他测量技术进行辅助。
3. 遥感技术：遥感技术是利用航空或卫星传感器获取地球表面信息的技术。
通过获取山地地形的遥感影像，可以快速获取大范围的地形数据，并进行进一步的分析和处理。
在山地测量中，遥感技术可以为地形分析提供重要的数据支持。
二、地形测量和分析步骤进行山地测量和地形分析时，需要按照以下步骤进行：1. 设定测量目标：首先确定测量的目标和范围，明确需要获取的地形信息和精度要求。
例如，是测量整个山脉的地形特征，还是仅针对某个具体区域进行测量。
2. 数据采集：根据测量目标，选择合适的测量仪器和技术进行数据采集。
利用全站仪、GPS或遥感技术获取山地地形的坐标、高程和影像等数据。
3. 数据处理：将采集到的数据进行处理，包括数据校正、坐标转换和数据配准等操作。
通过数据处理，可以提高测量数据的准确性和一致性。
4. 地形分析：利用处理后的数据进行地形分析。
通过地形分析，可以获取山地地形的高度、坡度、坡向等信息，进一步了解山地地貌的特征和演化过程。
5. 结果展示：最后将地形分析的结果进行展示和呈现。
利用CAD进行地形分析与地貌设计的方法
利用CAD进行地形分析与地貌设计的方法CAD（计算机辅助设计）软件在地形分析和地貌设计方面提供了强大的工具和功能。
通过使用CAD软件，我们可以更加高效地分析和设计地形，为土地规划、建筑设计和景观设计等提供有力的支持。
本文将介绍一些利用CAD进行地形分析与地貌设计的方法和技巧。
1. 地形数据导入首先，我们需要将地形数据导入CAD软件中进行分析和设计。
常见的地形数据源包括高程数据、三维模型和测量数据等。
我们可以使用DEM（数字高程模型）或DTM（数字地形模型）导入地形数据，然后将其放入CAD软件中。
此外，还可以利用测量设备获取现场数据，并将其导入CAD软件中进行处理。
2. 创建等高线等高线是地形分析的重要工具之一。
通过使用CAD软件，我们可以轻松地创建等高线图。
在CAD软件中，我们可以基于导入的地形数据创建等高线，并根据需要选择合适的等高距离和等高线密度。
创建好的等高线图可以帮助我们更好地了解地形的变化和地势特点。
3. 地形剖面分析地形剖面分析可以提供更详细的地形信息。
在CAD软件中，我们可以选择两个点，然后利用剖面工具创建地形剖面。
这可以帮助我们观察地形的变化、坡度和高度差等，为地貌设计提供更准确的数据和参考。
4. 地形模型设计利用CAD软件，我们可以进行地形模型的设计。
通过绘制边界线和创建地质元素（如山脉、河流等），我们可以在CAD软件中实现地形模型的建模。
此外，我们还可以使用CAD软件的三维工具进行地形体积计算，并在设计过程中实时调整和修改地形模型。
5. 地貌设计CAD软件提供了丰富的绘制和编辑工具，可以帮助我们进行地貌元素的设计。
通过在CAD软件中调整各种地貌元素的位置、大小和形状，我们可以创建出符合实际需求和审美要求的地貌设计。
CAD软件的图层管理功能和材质编辑工具也为我们提供了更多的设计自由度。
6. 动态演示与可视化利用CAD软件，我们可以创建动态演示和可视化效果，用于展示地形分析和地貌设计结果。
如何进行高精度地形测绘和地貌分析
如何进行高精度地形测绘和地貌分析地形测绘和地貌分析是地理科学领域的重要研究内容，其在自然资源管理、环境保护、城市规划等方面具有重要的应用价值。
本文将探讨如何进行高精度地形测绘和地貌分析，以满足实际需求。
一、测绘仪器的选择与使用地形测绘和地貌分析首先要解决的问题是如何获取准确的地形数据。
在实际操作中，测绘仪器的选择与使用起着决定性作用。
目前常用的地形测绘仪器包括全站仪、GPS、激光扫描仪等。
全站仪是一种用于测量地面的三维坐标的精密仪器。
它通过测量仪器自身位置和仪器指向目标的方向来测量地点的坐标。
全站仪精度较高，可用于野外地形测量，并能同时获取水平和垂直坐标信息。
GPS全球定位系统是一种基于卫星定位的测量系统，可用于测量地点的经纬度和高度。
GPS具有快速、精确的测量特点，适用于大范围的地形测绘和地貌分析。
激光扫描仪是一种使用激光束扫描地面进行探测的仪器。
它可以高速获取地面的三维数据，并在地面生成点云模型。
激光扫描仪具有高精度、高效率的特点，适用于地形测量和地貌分析。
选择合适的测绘仪器与使用正确的测量方法是进行高精度地形测绘和地貌分析的关键。
二、数据处理和模型构建获得地形测绘数据之后，需要进行数据处理和模型构建，以便更好地进行地貌分析。
数据处理的关键在于对获取的海量数据进行筛选、分析和整理。
在数据处理过程中，可以利用地理信息系统（GIS）对测绘数据进行地理编码和空间分析。
使用GIS软件可以将不同来源的地形和地貌数据整合在一起，构建真实、精确的地貌模型。
此外，在进行地形测绘和地貌分析时，还可以运用具有分析功能的软件，如Matlab、Python等，对地形数据进行数值分析和建模。
三、地貌分析方法地貌分析是地理学中的一个重要研究内容，通过分析地表特征和地貌形态，可以揭示自然地理过程、地质历史演化和环境变化等方面的信息。
地貌分析方法有很多种，常用的方法包括：1.地形参数分析：通过计算地表高程、坡度、曲率等参数，了解地形的变化规律和特征。
地形图的辅助资料
地形图的辅助资料一、图廓图廓，又叫图框，使地图图形的范围线，一般由内图廓、外图廓和分度带组成。
内图廓有经线和纬线构成，使图幅范围的边线，其上由经度注记。
分度带位于内外图廓之间，有两条平行西线和中间加绘相当于经纬线上的分和度的细短线组成，用以量测图上任何点的地理坐标和将地面事物按其地理坐标展绘到地图上。
外图廓平行于分度带之外，可集中视觉，增强效果，其装饰作用，其颜色，宽度和图形应与地图内容相协调。
小比例尺挂图图廓，常用图案花边，花边的宽度视图幅的大小而定，一般不超过图廓边长的1——1.5%，内外图廓间的间隔，常为图廓边长的0.2——1.0%。
二、图名和图号（一）图名图名是地形图的名称，图名一般选用图幅内最大的居民地名称，在无居民地的图幅上，以一著名地理事物的名称定名。
（二）图号图号是该图幅按比例尺和地理位置的编号。
地形图图号对各比例尺地形图进行的统一编号。
三、比例尺和坡度尺（一）比例尺比例尺是地图缩小的比率，（图上某线段与实地相应水平距离之比）比例尺分三种，一种是数字比例尺，另一种是直线比例尺（图解比例尺），还有一种是文字比例尺（说明比例尺），例“十万分之一”“图上1cm代表实地1km”（二）坡度尺用来在图上量测地面沿某一方向的倾斜角度。
四、三北方向线（一）三种基本方向线1.真北过地面上任意一点，指向北极的方向，叫真北。
其方向线叫真北方向线或真子午线。
地图上东西内图廓就是真子午线。
2、磁北过地面上任意一点，磁针所指的北方，叫磁北。
其方向线叫磁方向线或磁子午线。
地图上P、P′点或磁北、磁南点的连线叫磁子午线。
3、坐标纵线北地图上坐标纵线所指的北方，叫坐标纵线北。
（二）三种方位角1.真方位角：从真子午线北段顺时针方向量至某一直线的水平角，叫真方位角。
2.磁方位角：从磁子午线北端顺时针方向量至某一直线的水平角，叫磁方位角。
3.坐标方位角：从坐标纵线北端顺时针方向量至某一直线的水平角，叫坐标方位角。
（三）三种偏角由于真北、磁北、坐标纵线北在一般情况下方向是不一致的，所以三者之间互相形成三种偏角。
地形分析报告
地形分析报告1. 引言地形分析是地理学和地质学中重要的研究内容之一。
通过对地球表面地形特征进行测量、描绘和分析，可以深入了解地球上的山脉、河流、湖泊等地貌形态，并为自然资源开发、城市规划、灾害防治等提供科学依据。
本报告将对地形分析的目的、方法和应用进行探讨，并以具体的例子进行说明。
2. 地形分析的目的地形分析主要有以下几个目的：2.1 地貌形态研究地貌形态研究是地形分析的基础，通过测量和描绘地球上的山脉、河流、湖泊等地貌特征，可以深入了解地球表面的变化和演化过程。
地貌形态研究可以帮助我们了解地球表面的起伏状况、地壳运动的影响以及水文和气候等因素对地貌形态的影响。
2.2 资源勘查与开发地形分析可以为矿产资源、水资源等自然资源的勘查和开发提供有力支持。
通过分析地形特征，可以确定潜在的矿产资源分布区域、水源形成和补给地以及适合建设水库等水利设施的区域。
2.3 灾害防治规划地形分析在灾害防治规划中具有重要作用。
通过分析地形特征，可以评估地质灾害（如滑坡、崩塌等）的潜在危险性和脆弱性，确定适宜的安全区域和建筑物布局。
3. 地形分析的方法地形分析主要依靠地形测量数据和地图制作技术进行。
常用的地形分析方法包括：3.1 高程测量高程测量是地形分析的基本手段之一，可以通过使用全球卫星导航系统（GNSS）、测量仪器和遥感技术来获取地面及其以下各层次高程数据。
高程测量可以用来制作地形图并进行地形分析。
3.2 数字高程模型（DEM）分析数字高程模型是基于高程数据建立的地球表面模型。
通过对DEM进行处理和分析，可以计算地形的坡度、坡向、流域等信息，辅助进行地形分析和地质研究。
3.3 地形图制作地形图是反映地球表面地形特征的图形表示，是地形分析的重要成果之一。
借助于现代测绘技术和地理信息系统（GIS），可以制作出精确、详细的地形图，帮助进行地形分析和研究。
4. 地形分析的应用案例4.1 水文分析地形分析在水文学中具有重要作用。
地形图测量中GNSS-RTK技术的实际应用分析
地形图测量中 GNSS -RTK技术的实际应用分析摘要：当前社会中的各个行业都在飞速地发展和进步之中，而作为当今社会中非常重要的工程地质行业来说同样也获得了良好的发展空间。
在当前的工程地质行业之中包含了地形图测量这一操作环节，而我国传统用于地形图测量的方法相对来说较为落后，因此整体的测量效果以及质量无法达到一个较为良好的标准，针对于此类问题就需要采取更为先进科学的方法来进行测量，而利用GNSS-RTK开展地形图测量就是一种较为有效的测量方法。
该技术能够有效地避免一些传统测量过程中出现的人为误差，提高了测量的准确性以及效率。
关键词：地形图测量；GNSS-RTK技术；应用探讨引言：地形图测量是我国工程地质行业中一个重要的组成环节，而传统的操作步骤中大部分的环节都是利用了人工的方法来进行测量，这样的操作环节中含有一定的问题和缺陷，例如测量效率低、容易出现误差等，为了防止此类情况的进一步产生，相关行业人员也就推出了新型的测量方法。
如今可以充分地利用GNSS-RTK技术来进行测量。
该技术相比较于以往的方法来说具备了更为良好的操作效率，同时也能够从很大程度上减少外界一系列天气因素的影响，从而达到一个良好的测量效果。
一、GNSS-RTK系统组成首先就是对该技术的系统组成进行分析和探讨，GNSS-RTK技术的别称为实时动态差分法，该技术在野外的环境中进行对应的工程测量作业也能够具备非常良好的测量精准度，因此在当前的地形图测量中成为了人们广泛应用的一种测量技术。
在该技术的实际应用中，包含了四个方面的内容，也正是这四个不同方面的内容组成了该系统，其分别为基准站部分、差分传送部分、移动站部分以及手簿终端控制器部分，不同的部分发挥着不同的作用，四者的共同作用才能够为技术的运行提供重要的保障。
首先是基准站部分，在该部分之中，其主要的功能以及目的就是为了能够对一系列信号进行接受，例如导航信号、电文信号以及GNSS信号等等，基准站部分能够对此类信号进行完整接受，并且同时也能够根据此类信号的实际情况以及位置来分析其对应的差分坐标以及星历等方面的数据和信息，从而方便后续进行地形的分析[1]。
DEM地形分析范文
DEM地形分析范文DEM地形分析是通过数字高程模型（DEM，Digital Elevation Model）来研究和分析地表地形的方法。
DEM地形分析主要应用于地质、地貌、水文以及土地利用等领域，具有非常重要的研究价值和实际应用意义。
下面将从DEM的获取方法、数据处理、地形参数和应用等方面进行详细介绍。
DEM的获取可以通过多种途径，常见的方法包括遥感获取、气象雷达测量、激光测高仪等。
其中最常用的是激光雷达技术。
该技术通过激光束扫描地表，测量激光从发射到接收的时间，从而得到地表的高程信息。
激光雷达获取的DEM具有高精度和较大的空间覆盖范围，能够满足大部分地形分析的需求。
在进行DEM地形分析之前，需要对DEM数据进行处理。
首先，对原始DEM数据进行滤波处理，去除残余噪声和突出点。
然后，进行地表平滑处理，消除DEM数据中的局部波动和峰谷现象。
最后，进行数据投影和坐标转换，将DEM数据转换为所需的坐标系统和单位。
DEM地形分析的一个重要内容是地形参数的计算。
地形参数是用来描述地表地形特征的数值指标，包括高程、坡度、坡向、曲率、流域等。
高程是指地表相对于参考水平面的海拔高度。
坡度是指地表的垂直变化率，可以通过计算两个相邻格网之间的高程差得到。
坡向是指地表的最大降水方向，可以通过计算两个相邻格网之间的高程差和相对方位得到。
曲率是指地表高程的曲率变化情况，可以通过计算二阶导数得到。
流域是指一定区域内的地表水收集和排泄的区域，可以通过计算流向和累积面积得到。
DEM地形分析在许多领域有着广泛的应用。
在地质领域，DEM地形分析可以用来研究地壳运动、断裂和地震等现象，从而更好地理解地球内部的构造和演化。
在地貌学领域，DEM地形分析可以用来研究地表的起伏和形态，分析河流的发育过程和侵蚀特征，揭示地貌演化的规律和机制。
在水文学领域，DEM地形分析可以用来研究流域的水文特征，如坡度、坡向、曲率和流域面积等，为洪水预测、水资源管理和水土保持等提供科学依据。
如何进行数字地形模型的生成和分析
如何进行数字地形模型的生成和分析数字地形模型（DTM）的生成和分析是现代地理信息系统（GIS）和遥感技术的重要应用之一。
DTM通过获取地面表面的数字高程和坐标数据，以三维形式呈现地形特征，为各种领域的研究和决策提供支持。
本文将介绍数字地形模型的生成和分析的基本原理和方法。
一、数字地形模型的生成1.高程数据的获取生成DTM的首要任务是获得地面的高程数据。
常用的获得高程数据的方法有测量和遥感技术。
测量方法包括全站仪测量、GPS测量和实地勘测等，适用于较小范围的地形特征获取。
而遥感技术则通过卫星、飞机和无人机等平台获取地表高程数据，具有较大范围和高时效性的优势。
2.数据预处理获取到的高程数据通常会包含一些噪声和孤立点，需要经过预处理来提高数据的可靠性和准确性。
预处理的方法包括数据滤波、数据插值和数据平滑等。
数据滤波可以去除噪声和异常点，数据插值可以填补缺失的数据，数据平滑可以减小数据之间的不规则性。
3.数据格式转换在进行数字地形模型生成之前，还需要将高程数据转换为标准的数字格式。
常用的数据格式有ASCII格式、LAS格式和DEM格式等。
ASCII格式是一种简单的文本格式，适用于小范围的数据；LAS格式是一种用于存储激光雷达数据的二进制格式，适用于大范围的数据；DEM格式是一种常用的栅格格式，适用于进行地形分析和可视化。
二、数字地形模型的分析1.地形特征提取数字地形模型可以提供详细的地形信息，可以通过分析和挖掘这些信息来获得有关地形特征的辅助信息。
常用的地形特征包括地形起伏度、坡度、坡向和几何形状等。
地形起伏度可以反映地形的变化强度，坡度可以反映地表的陡峭程度，坡向可以反映地表的朝向特征，几何形状可以反映地表的几何特征。
2.地形分析利用数字地形模型可以进行各种地形分析，以支持不同领域的研究和决策。
其中包括：（1）水文分析：通过分析地形的坡度、坡向和流向等特征，可以模拟水文过程和预测洪灾等水文灾害。
（2）土壤侵蚀分析：通过分析地形起伏度和坡度等特征，可以评估土壤侵蚀的潜力和风险。
地形辅助导航技术(tan)设计
摘要地形辅助导航技术（TAN）是利用地形高度特征实现精确定位的自主、全天候低空导航技术，它和卫星导航、惯性导航一样，是当今世界重要的军事导航技术，在作战飞机，尤其是无人机、巡航导弹等远程精确打击武器上有着重要的应用，而地形高度匹配方法是地形辅助导航的关键技术之一。
本文主要研究了目前比较成熟的两种地形高度匹配方法，即地形轮廓匹配方法（TE RCOM）和桑地亚地形辅助导航方法（SITAN）。
这两种方法在原理上是不同的，有各自不同的适用范围和一些固有的缺陷。
本文对以上两种地形辅助导航方法，尤其是对SITAN 方法进行了改进，主要工作包括以下几个部分：1．介绍了数字高程模型技术和地形随机线性化技术，及其对于地形匹配导航的重要意义。
利用二维随机过程构建了仿真实验用的模拟地形，同时对地形匹配性能分析方法进行了研究。
2．研究了捷联惯导系统的工作原理、基本算法以及惯性器件的误差模型，编写了捷联惯导仿真算法。
仿真实验分为加入惯性器件误差与未加惯性器件误差两种情况，对比仿真结果，表明惯性导航系统误差随时间累计而增大，导航精度远不能满足无人机长时间飞行的要求。
3．研究了TERCOM方法的工作原理及其优缺点，针对其缺陷引入了衰减记忆地形轮廓匹配方法。
4．研究了SITAN方法的工作原理和优缺点，提出利用衰减记忆地形轮廓匹配方法改进SITAN算法。
新的地形辅助导航算法克服了一般SITAN算法对于初始定位误差敏感的缺点，在初始误差较大的情况下定位精度仍然较好并且可以有效的抑制滤波发散，仿真结果说明该方法的可靠性和适用范围均优于一般的SITAN方法。
关键字：地形轮廓匹配导航，桑地亚地形辅助导航，数字高程模型，捷联惯导系统，卡尔曼滤波0ABSTRACTTerrain-aided navigation (TAN) is an autonomous, all-weather an low altitude navigation technique of using variations of terrain elevation below aircrafts to produce a position estimation which can be very accurate. Like satellite navigation and Inertial Navigation System (INS), TAN has many important applications in navigation of long-range, autonomous, and precision-strike weapons such as modern aircrafts, unmanned aircraft vehicles (UAV), and cruise missiles. Terrain Elevation Matching (TEM) strategy is one of the key techniques in TAN.This dissertation researches two well-rounded strategies of TAN, which are Terrain Contour Matching(TERCOM) and Sandia terrain-aided navigation system(SITAN).These two strategy are different in principle and application range, also they have some inherent limitation. The investigations of this paper focus on improvement of the two strategies, especially on the improvement of SITAN. The main work of this dissertation has 5 aspects as follow:Firstly, this paper introduces two technologies, digital elevation model (DEM) and terrain random linearization which are key technologies to TEM. The simulated digital maps are produced by computer on the basis of that the two-dimensional statistical model of terrain can be described by planar non-stationary random process. The method to evaluate the terrain matching performance is also discussed.Secondly, the Strapdown Inertial Navigation System (SINS) working principle, basic algorithm and error model of inertial components are researched. The simulation experimentis made by the SINS simulation program. From the comparison between simulation result without inertial components error and result with inertial components error, the SINS error is cumulative and its precision can not meet the navigation requirement of long-range UAV.In the third part, the TERCOM working principle and its advantages and limitations are referred. To conquer the limitations, this paper introduces a new TEM strategy based on fading memory (FMTEM).In the last part, the SITAN working principle and its advantages and limitation are discussed, and an improvement of SITAN based on FETEM is proposed. The new approach is not as sensitive to initial location error as SITAN, its performance of navigation precision and Kalman filter astringency are still good even in the situation of large initial location error .The simulation results show that the new approach is more reliable and has large application than SITAN.Keywords: TERCOM, SITAN, Digital Elevation Model, Strapdown Inertial Navigation System, Kalman Filter目录第一章绪论 (1)1.1课题背景与问题提出 (1)1.2国内外研究现状 (2)1.3课题来源和研究目标 (4)1.4论文的内容组织安排 (4)第二章数字地图的建立及地形性能分析 (6)2.1数字地图概述 (6)2.2数字高程地图获取 (6)2.2.1 二维随机过程描述法 (6)2.2.2用分形学中W-M函数产生 (8)2.3数字地形匹配性能分析 (9)2.3.1地形起伏度 (9)2.3.2地形剖面相似度 (9)2.4选取两块地形及其分析结果 (10)2.4.1匹配区域a,b的地形起伏标准差 (10)2.4.2匹配区域a,b的地形剖面相似系数 (10)第三章捷联式惯导模型的建立与解算方法 (12)3.1捷联式惯导（SINS）系统概述 (12)3.2惯性导航常用坐标系 (13)3.2.1地心惯性坐标系 (13)3.2.2地球坐标系 (14)3.2.3地理坐标系 (14)3.2.4机体坐标系 (14)3.2.5平台坐标系 (15)3.2.6导航坐标系 (15)3.2.7常用参数说明 (15)3.3捷联惯导解算过程 (17)3.3.1位置参数即时修正 (17)3.3.2姿态矩阵即时修正 (17)3.3.3捷联惯导力学编排 (22)3.4 惯性仪表误差模型 (25)3.4.1陀螺仪误差模型 (26)3.4.2加速度计误差模型 (26)3.5捷联惯导算法软件实现 (26)3.5.1捷联惯导算法计算流程 (26)3.5.2捷联惯导算法仿真及数据 (27)3.6本章小节 (36)第四章TERCOM辅助导航研究 (37)4.1 TERCOM辅助导航原理 (37)4.2 TERCOM辅助导航方法的特点 (38)4.3 对一般TERCOM方法的改进 (38)4.4本章小节 (42)第五章SITAN辅助导航研究及其算法改进 (43)5.1SITAN辅助导航原理 (43)5.2SITAN算法的数学模型 (44)5.3地形随机线性化技术 (46)5.4SITAN算法仿真研究 (49)5.4.1仿真参数选取 (49)5.4.2数字仿真实验 (50)5.4.3仿真数据分析 (53)5.5以改进的TERCOM算法降低SITAN算法的初始误差 (53)5.6本章小节 (54)结论与展望 (56)论文总结 (56)论文展望 (57)参考文献 (59)攻读硕士学位期间取得的学术成果 (61)致谢 (62)第一章绪论1.1课题背景与问题提出在现代军事技术中，导航占据着十分重要的地位，有着极其广泛的应用，它已从航空航海服务的航行保障手段，发展成了为各种军事操作和武器装备提供关键的位置、速度与时间信息的传感器，是现代战争的重要信息源。
地理信息系统应用-《地理信息系统应用》教案-数字地形模型分析精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版教案模块五空间查询与分析单元二十四数字高程模型分析一、概述（一）DEM基本概念数字高程模型（Digital Elevation Model，缩写DEM）是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高程（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），然后进行数据内插而形成的。
DEM 是对地貌形态的虚拟表示，可派生出等高线、坡度图等信息，也可与DOM或其它专题数据叠加，用于与地形相关的分析应用，同时它本身还是制作DOM的基础数据。
DEM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(Digital Terrain Model，简称DTM)的一个分支。
一般认为，DTM是描述包括高程在内的各种地貌因子，如坡度、坡向、坡度变化率等因子在内的线性和非线性组合的空间分布，其中DEM是单纯的数字地貌模型，其他如坡度、坡向及坡度变化率等地貌特性可在DEM的基础上派生。
DTM的另外两个分支是各种非地貌特性的以矩阵形式表示的数字模型，包括自然地理要素以及与地面有关的社会经济及人文要素，如土壤类型、土地利用类型、岩层深度、地价、商业优势区等等。
实际上DTM是栅格数据模型的一种。
它与图像的栅格表示形式的区别主要是：图像是用一个点代表整个像元的属性，而在DTM中，格网的点只表示点的属性，点与点之间的属性可以通过内插计算获得。
（二）DEM的表示方法一个地区的地表高程的变化可以采用多种方法表达，用数学定义的表面或点、线、影像都可用来表示DEM，如图5.82所示。
1．数学方法用数学方法来表达，可以采用整体拟合方法，即根据区域所有的高程点数据，用傅立叶级数和高次多项式拟合统一的地面高程曲面。
也可用局部拟合方法，将地表复杂表面分成正方形规则区域或面积大致相等的不规则区域进行分块搜索，根据有限个点进行拟合形成高程曲面。
2．图形方法（1）线模式：等高线是表示地形最常见的形式。
地形数据辅助下的山区土地覆盖分类研究
地 形数 据 辅 助 下 的 山 区土 地 覆 盖 分 类 研 究
蓁 需 《 ３ ｆ 器 ｌ 垂 ｌ 酵 霉
高程 、 坡度、 粗糙 度 三 个 地形 辅 助 数 据 集 ， 与 原 始 影
的远 近计 算像 元相 对 于 每 个 类 别 的 概 率 ， 取最 大 概 率 作 为像元 所 属 的类别 。如 果 分类 的密 度分 布符合
变 量 名 称 描 述
行 了土 地 覆 盖 的 分 类 。其 中 ， 使用 最广 泛 的是 由 Ｒｕ ｍｅ ｌ ｈ ａ ｒ ｔ 等人 提 出 的基 于 Ｂ ａ ｃ ｋ ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ算 法 的多层 前馈 型 神经 网络 分类器 （ Ｂ Ｐ ） 。 Ｂ Ｐ网络 可 以分 为输 入层 节点 、 输 出层节 点及 隐 层 节点 。对 于输 入信 息 ， 要先 向前 传播 至 隐层节 点 ，
性， 分类
器 作 为标 准分 类器 对 比分析 分类 的结 果 ｌ ＿ ９ Ｊ 。
的多光谱 影像 ， 分 别 使 用 基 于统 计 特性 的最 大 似 然 分 类器 （ ＭＬ ） 和最 常 用 的 基 于 Ｂ ａ ｃ ｋ Ｐ ｒ ｏ ｐ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ算 法 的多层 前馈 型神 经 网络 分 类 器 （ Ｂ Ｐ ） 对 上述 ９波 段
１ ． ３ 人 工神经 网络分 类
人 工 神经 网络 一般 是指 用计 算机 模拟 人脑 的结 构， 用许 多小 的处理 单 元模 拟生 物 的神经 元 ， 用 算法
实 现人 脑 的识 别 、 记忆 、 思考 过程 。使 用人 工神 经 网
络 进行 遥感 的分类 相 比传统 的基 于统计 的分类 算法 有 很 大 的优 越性 ： 具 有 高度并 行 处理 的能 力 ， 因而 网
区域地形分析技术在测绘中的应用
区域地形分析技术在测绘中的应用引言：地形是地球表面上各种地貌特征的总称，对于测绘工作来说，了解和分析地形是至关重要的。
随着科技的发展，区域地形分析技术的应用在测绘领域变得越来越重要。
本文将讨论区域地形分析技术在测绘中的应用，探讨其优势和局限性，并展望未来的发展趋势。
一、区域地形分析技术的概述区域地形分析技术是一种通过多种遥感数据和地理信息系统的方法，对特定地域的地貌特征进行定量化分析的技术手段。
这些数据包括卫星图像、数字高程模型等，通过对这些数据的处理和分析，可以获得地形高程、坡度、坡向等相关信息。
二、地形分析技术在测绘中的应用1. 地形数字化：利用区域地形分析技术，可以将地形特征数字化，形成数字地图。
这些数字地图可以直观地显示地形高差、地形起伏等信息，为测绘工作提供重要的参考和依据。
2. 地形变化监测：区域地形分析技术可以通过对多个时间点的地形数据进行对比分析，实现地形变化的监测。
比如，可以监测山体的地滑、水体的水位变化等，为灾害预警和防治工作提供支持。
3. 地形辅助导航：利用区域地形分析技术，可以为导航系统提供更准确的地形信息。
比如，在航空领域，飞行员可以通过数字地图和数字高程模型来判断飞机的飞行高度和飞行方向，提高飞行安全性。
4. 地质勘探：区域地形分析技术可以帮助地质勘探人员分析探矿区域的地形特征，通过对地形起伏和斜坡等信息的分析，确定潜在的矿产资源分布区域。
三、区域地形分析技术的优势1. 高效性：相较于传统的测绘方法，区域地形分析技术可以通过遥感数据和地理信息系统，实现对大面积地区的快速分析。
这大大提高了测绘工作的效率。
2. 精确性：区域地形分析技术可以对地形特征进行高精度的定量化分析，提供准确的地形数据。
这对于各种领域的应用来说都是非常重要的。
3. 可视化：借助地形分析软件，区域地形分析技术可以将地形数据可视化展示，便于人们直观地理解和分析地貌变化等信息。
四、区域地形分析技术的局限性1. 数据获取成本较高：区域地形分析技术需要大量的遥感数据和地理信息数据作为支持，这导致数据获取的成本相对较高。
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面向地形辅助导航的地形信息分析刘鹰¹,张继贤º,柳健¹(¹华中理工大学电信系图像教研室,武汉430074) (º中国测绘科学研究院 100039)摘要:对地形D EM(数字高程模型)数据中所含信息的多少及信息的可利用程度进行了分析,地形信息的分析结果可作为地形辅助导航和飞行路线选择的参考依据。
关键词:惯性导航系统;地形轮廓线匹配;地形高程模型中图分类号:P20 文章标识码:A 文章编号:1000-3177(2000)58-0021-031 引 言在飞行过程中,一般需要利用地形辅助导航系统来纠正INS(惯性导航系统)所积累的导航定位误差,TERCOM(地形轮廓线匹配)是其中一种比较典型的辅助导航系统。
它的工作原理说明,飞行器位置的确定是利用实测的地形高程剖面与根据INS位置信息和地形高程数据库计算所得的地形高程剖面,按一定的算法作相关分析,所得的相关极值点对应的位置就是飞行器的当前位置。
然而,由匹配计算理论及飞行实验我们知道,整块平坦地区的误匹配概率要比有一定起伏地区的误匹配概率高。
因此在航迹规划时,我们要让航迹尽量避开那些连续的平坦区域,而选择具有一定起伏的区域,在这里,我们称前者的信息量少,而后者则相反。
但是,在进行地形的匹配搜索运算时,考虑到不同地形块之间的相似性,因此尽管有些地形的信息量较大,但由于相关性太大而导致可利用的程度不高,所以要对地形进行相关程度的分析。
用以上分析的结果来指导航迹的选择,进行飞行任务的合理规划。
2 地形信息的分析2.1 地形特征参数的选择地形信息的分析作为地形分析的一部分,是通过研究与地形辅助导航密切相关的地形特征因素及各因素的贡献,从而为地形信息分析提供实验和理论依据。
理论上来说,一旦地形的高程值给定之后,有关地形的信息就已经完全得到了。
因此,根据回归分析法研究常用特征参数之间的关系,我们选取以下7项特征参数作为地形分析的主要度量指标:¹分形维数;º地形标准差;»X,Y方向相关长度;¼X,Y方向块相似度;½粗糙度;¾斜率均方差;¿频域收敛度。
这7个特征参数基本上可以反映出地形的主要情况。
因此,我们就可以根据这几个参数来衡量地形的信息量大小。
2.2 地形的类型初判在对某块地形作直观描述时,我们常用到“平原、丘陵、高山”等字眼,这些词粗略地反映了地形的概貌。
用数学方法和语言来描述,就是反映地形数据的平均高程值大小和标准差的大小。
例如,我们平时称为“平原”的地区,其对应的高程值和标准差值都比较小。
为了对地形的类型作进一步较精确的分类,我们在此还引入了地形的另一特征参数地形的自相似系数H。
H和地形分形维数D之间的关系是:D=3-H(1)由分形理论分析可知,H参数反映了地形微起伏的复杂程度或表面的破碎程度,是对地形复杂情况的一种抽象和概括,也直接影响地形的匹配概率和匹配精度。
H值越大,则地形表面越简单,信息量较小;H值越小,则地形的表面越复杂,信息量相对来说较大。
根据经验值取分形门限H为:0.7～1.0:信息贫乏区0.3～0.7:可匹配区0.0～0.3:地形危险区作者简介:刘鹰,男,(1975～)华中理工大学电信系信息与信号处理专业硕士研究生,主要研究方向为图像处理,模式识别和信号处理。
21 我们知道,均方差的大小反映了地形的宏观起伏程度,均值则表示了地形平均高度的大小。
然而,单独的均方差或均值参数对地形的类型描述意义不是很大,从而我们想到利用两者的组合参数作为衡量地形起伏的指标,即:Ris =VarM ean =EX 2+(EX )2EX(2)其中,Var 代表了地形的标准均方差,M ean (EX )代表了地形的平均高度。
参数Ris 的值越大,反映地形的相对起伏度越大。
由上述的讨论,我们对地形信息进行描述分析时,采取了如下的判决步骤:¹按式(2)计算整块地形的Ris 值;º将整个区域内地形数据按照一定尺寸(如8×8)进行分块,根据式(1)计算每块地形的局部自相似系数值,并把自相似系数值归入到0-0.3、0.3-0.7、0.7-1.0三个区间中进行累加;»对所有的分块都进行H 值的运算,可分别得到各区间类型的总数。
计算出三个区间各自所占的比例并用百分比表示,百分比最大的那项代表的即是地形的复杂类型,结合R is 的值将地形分为平坦平滑区、平坦粗糙区、起伏平滑区和起伏粗糙区四种。
分类方法如图1所示。
图1 地形类型判决方案框图2.3 地形起伏度分析在进行地形分析时我们比较关心地形的起伏度信息,因为一定的起伏特征使得地形的可匹配性较强,所以,地形的起伏度信息可作为飞行路线选择的一个重要指标。
DEM 数据记录的是地形的高程信息,即以一间隔对地面高度采样。
高程值的变化反映了地形的起伏信息,实际操作上也可以直接求取相邻点的高度差来反映起伏。
在实验中,我们为分析地形的局部起伏信息,采用了一种新的方法处理DEM 数据。
步骤如下:¹对地形选择一定大小(每边大于3)的分析窗口,给这个窗口范围内的DEM 数据套上3×3的分析窗口;º模板中心的像素依次同邻近的八个像素进行相减,并取8个差值的最大值D max 作为中心点位置的新数值;»在这个窗口里计算出所有差值之后,利用排序法找出它们的最大和最小值(F max 和F min )并将所有数值归一化入这个最大和最小值之间,转换公式见(式3)。
C i ,j =(D max i ,j -F min )/(F max -F min )(3)据此得到的新地形图显示的正是原图里的起伏信息。
DEM 数据灰度图 地形起伏度图图2 地形的起伏度特性分析上图中,灰度较大的地方表示地形起伏的程度比较大,一般说来,其对应的可利用程度也高一些,从而可以为飞行路线的选择提供参考依据。
2.4 地形相关度分析地形的相关度是地形特性的一个重要部分。
由T ERCOM 等辅助导航系统理论已知道,每隔一段时间,飞行器记录它正经过的一条地形带的高程值,然后和数字地图数据库中的高程信息进行匹配来校正飞行的位置和方向。
因此,地形相关度的大小直接影响到地形的匹配概率和匹配精度。
如果地形的相关程度较大,即地形匹配区有相似的地形剖面,在搜索匹配位置时会引起地形的误匹配。
相关度分析包括了点、线、带相关分析。
由于辅助导航系统在匹配时采用的是实时所测条带地形的信息,因此在实验中主要对地形作了带相关分析。
带相关系数过大的地形不适合做飞行导航区。
算法实现的主要步骤是:¹选取带相关分析参数,包括X 、Y 方向的带宽和重叠宽度;22º计算带协方差矩阵C B,矩阵中的元素C B(i K, j L)由(式4)求得;»对协方差矩阵按(式5)进行标准化;¼标准化处理后的即是地形的带相关矩阵,其中的每一个元素的值(介于0和1之间)代表的是地形两条带之间的相关度的大小,由此可计算块相似度和带相关长度。
其中,带相关长度的大小表明了地形相关性的大小和范围,显然,相关长度过大的地形将不利于进行地形匹配。
C B(i k,j l)≈1WõN2M-1m=02W-1n=0[T ik(m,n)-m T(i k)][T il(m,n)-m T(i l)](4)分析带均值m T(i k)=1WõN2M-1m=02W-1n=0T ik(m,n)R B(i k,j l)=C B(i k,j l)D B(i k)õD B(i l)(5)分析带方差D B(i k)=1WõN2Wm=02Nn=0[h ik(m,n)-m h(i k)]2根据以上的分析,我们得到了地形在X和Y方向的两个带相关矩阵,所有的相关系数都将处于0到1之间。
为可视化表达,将它们转化到0～255间再做显示。
另外,若将两个方向上的带相关矩阵元素分别累加,若Y方向上的相关矩阵累加值较大,在飞行路线选择时就应让飞行器从地块的X方向进入该地区,并基本上保持此方向飞行以减小相关度的影响。
此外,还可以由相关度矩阵来求地形的块相似度S BS B=2ûT-1ûõûT-2û2T-2k=12Tk+2R B(i k,i l)(6)该参数是地形相关程度在带分析上的一个整体反映,块相似度大的地形,将不利于进行地形匹配。
因此在航迹规划时,需要对地形作相似度分析以保证路线的合理性。
3 结 论本文论述了通过选取适当的参数来描述数字高程模型(DEM)中所含的信息状况,从而为航迹规划提供较为可信的参考依据。
如前所述,对地形的类型初判可以使我们对地形有个形像的认识;通过分析地形的起伏度可以为飞行路线的确定增加一个判决的参考;利用相关程度分析来去除那些地形信息中可利用程度不高的数据。
在此之前的常规分析中,地形的各项信息已被算出并存入了地理信息数据库中。
理论上说来,相关程度比较大的位置应该予以避开,因为它们尽管所含的信息量较大,但是可利用程度不高,这些位置应在航迹规划中进行标明。
如果这种位置点无法避免,我们可以在这些地点采用其他更加准确可靠的匹配方法(如作影像匹配法)来保证导航的精度,从而可以避免航迹中因地形相关性太强和信息量过少产生的飞行误导现象。
同样,地形信息的可利用程度也可根据其相关度的大小用数值的形式表示出来并存入地理信息数据库中。
参考文献1Baker W R et al.T errain Contour M atching(T ERCOM)Pr imer.A SD-T R-77-61,AU G.1977(A D-B021328)2张继贤.面向地形辅助导航的地理数据分析与处理.博士后研究报告3中国科学院数学研究所.回归分析法.科学出版社阿丽亚娜5型火箭将射世界最大卫星阿丽亚娜空间公司日前宣布,被称为“太空货轮”的阿丽亚娜5型火箭将于2002年年底以前为加拿大发射一颗迄今为止世界上最大的卫星。
据悉,加拿大通信卫星公司的这颗特大卫星5.9吨,名为ANIK-F2,将由美国休斯空间通信公司在加利福尼亚的埃尔塞贡多制造,任务是在发射后的15年里负责北美洲地区的各项通讯数据传输。
阿丽亚娜5型火箭是目前欧洲生产的最大火箭,可将6.8吨有效载荷送入距地面3.6万km的地球同步轨道。
此前,它已成功进行了两次商业发射。
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