数字高程模型试题集

《数字高程模型》

第1讲概论

一、名词解释

1、数字高程模型（DEM）：通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说，地形表面的数字化表示。Digital Elevation Model，缩写DEM.。

二、填空（选择、判断）

1、地形表达的历史演进过程，经历了象形绘图法、写景法、等高线地形图、地貌晕渲图、航空摄影图像、遥感图像、数字地形表达等7个阶段。

2、DEM按结构分类包括：基于面元的DEM、基于线单元的DEM、基于点的DEM；按连续性分类，包括：不连续DEM、连续但不光滑DEM(逐点内插的格网DEM、TIN)、光滑DEM（样条函数内差的格网DEM）;按范围分类，局部DEM、区域DEM、全局DEM。

三、问答题

1、DEM的特点。

（1）容易用多种形式显示地形信息。地形数据经计算机处理后能产生不同比例尺的纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，绘制其他的地形图需要人工处理；

（2）精度不会损失，没有载体变形的问题；

（3）容易实现自动化、实时化。将修改信息直接输入计算机，软件处理后生成各种地形图。

（4）快速计算、获取DEM分辨率范围内的高程数据。

2、在ArcGIS中，如何通过纸质等高线地形图生成不同形式的DEM。

（1）纸质等高线地形图扫描；

（2）在ArcMap中配准（选取投影和坐标系）；

（3）等高线地形图矢量化并给每条等高线赋以属性值（高程）；

（4）运用Arctoolbox—Convertiontools—features to raster工具将矢量线转化为栅格线（每个栅格的值为高程）；

（5）在ArcScence中，运用convert—raster to feature将栅格线转化为矢量点数据文件；

（6）在ArcScence中，运用3Danalyst—inpolate to raster—Idw进行差值；（7）三维显示（在属性表中设置高程）；

（8）在ArcScence中，运用3Dannlyst—convert—raster to Tin 转化为TIN。

第2讲数据获取

一、填空（选择、判断）

1、地面复杂度描述的指标主要有：光谱频率、分维数、曲率、相似性、坡度等；其中坡度是描述地面复杂度最基本、最有效的指标。

2、参考下图，说明每个图所代表的采样策略。

沿等高线采样规则格网采样

剖面法采样渐进采样

选择性采样混合采样

3、DEM数据源的三大属性是数据分布、数据密度和数据精度。

三、问答题

1、叙述采样理论。假定某个地形曲面的纵断面为周期为正弦函数，请计算该段面上合理的采样间隔。

如果对某一函数g(x)间隔d进行采样，则高于1/2d的频率部分将不能通过数据采样的重建而恢复。也就是说，如果要想恢复重建表面，则函数的频率应小于或等于1/（2d）。

采样间隔应为：π

d

≤

2、DEM三大数据源的特征。

（1）地形图数据

主要通过等高线来描述地物高度和地形起伏。地形图数据覆盖范围广、比例尺系列齐全、获取经济，是各种尺度DEM主要数据。制作复杂，更新周期长，不能反映局部地形地貌变化。多为纸质，存在不同程度变形。

（2）遥感影像数据

1）航空影像：更新速度快，地形图测绘、更新的有效手段，也是获取大面积、高精度DEM最有价值数据源。

2）卫星遥感影像：传统立体扫描仪所获得高程数据，精度较差，只适合小比例尺（1：100万）DEM生产。

3）高分辨率遥感影像（1m分辨率IKONOS）、合成孔径雷达干涉测量、激光扫描仪等新型传感器数据，是高精度、高分辨率DEM最有希望的数据，但价格昂贵。

（3）地面测量数据

GPS、全站议、经纬仪在野外获取观测地面点数据，精度较高，但工作量大，只适合小范围DEM数据获取。

第3讲 DEM表面建模—格网DEM

一、填空题

1、地形起伏的空间自相关性是DEM内插的数理统计基础。

2、内插方法按内插范围可分为整体内插、分块内插、逐点内插。分块内插又包括线性内插、双线性内插、二元样条函数内插、多面函数法内插、最小二乘配置法内插、有限元法内插等。

二、问答题

1、评述几类内插方法

（1）一般说来，大范围内的地形比较复杂，用整体内插法若选取采样点个数较少时，不足以描述整个地形，而若选用较多的采样点则内插函数易出现振荡现象，很难获得稳定解。因此在DEM内插中通常不采用整体内插法。

（2）相对于整体内插，分块内插能够较好地保留地物细节，并通过块间一定重叠范围保持内插曲面的连续性。分块内插方法的一个主要问题是分块大小的确定。

（3）逐点内插方法计算简单，应用比较灵活，是较为常用的一类DEM内插方法。逐点内插方法的主要问题是内插点邻域的确定，它不仅影响到DEM内插精度，也影响到内插速度。

（4）各种内插方法在不同地貌地区和不同采点方式下有不同的误差。具体选择时，要考虑每种方法的适用前提及优缺点，同时考虑应用的特点，从内插精度、速度、计算量等方面选取合理的方法。

第4讲 TIN建立

一、名词解释

1、TIN:基于不规则三角网的数字高程模型（Based on Triangulated Irregular Network DEM，简写为Based on TIN DEM，简称TIN）.用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角形来表示地形表面。

2、Delaunay三角网：有公共边的Voronoi多边形称为相邻Voronoi图，连接所有相邻Voronoi多边形的生长中心所形成的三角网称为Delaunay三角网。它是一个布满整个区域有互不重叠的三角网结构。