数字高程模型期末考试题

1.什么是DEM，DEM的特点

DEM定义：

简单来讲，DEM是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说是地形表面形态的数字化表示。

①从狭义角度定义：DEM是区域地表面海拔的数字化表达。

②从广义角度定义：DEM四地理空间中地理对象表面海拔的数字化表达。

③数字定义：区域的采样点或内插点按某种规则连接成的面片的集合。

DEM特点：

①精度的恒定性DEM采用数字媒介，从而能保持原有精度，另外通过DEM进行生产，输出图件的精度可得到控制。

②表达的多样性可产生多种比例尺的地形图、剖面图、立体图、明暗等高线图；通过纹理映射、与遥感影像数据叠加，还可逼真的再现三维地形景观。

③更新的实时性DEM由于是数字的，增加或修改的信息只在局部进行，并且由计算机自动完成，可保证地图信息的实时性。

④尺度的综合性较大比例尺、较高分辨率的DEM自动覆盖较小比例尺、较低分辨率的DEM所包含的内容。

2.DEM研究内容

①地形数据采样

②地形建模与内插

③数据组织与管理

④地形分析与地学应用

⑤DEM可视化

⑥不确定性分析和表达

3.格网DEM结构特点和数据组织形式

①基本数据结构

数据头——定义DEM西南角起点坐标、坐标类型、格网间距、行列数、最底高程以及高程方法系数等内容

数据体——按行或列分布记录的高程数字阵列

②数据压缩：二进制存储高程放大系数、高程平移系数数字图象压缩算法

③DEM金字塔

4.DEM组成部分，简述每部分的内容。

①DEM建立

地形高程数据通过地形图数字化、影像数据、野外（地面测量）等方式获取。

实现地形表面的重建，主要的地形表达有三类：数学描述、图形表达、图像表达。

②DEM操作：DEM操作内容包括编辑处理、滤波、合并、拼接、叠加以及不同格式DEM 之间的相互转换。

③DEM分析：基本地形信息主要包括坡度、坡向、地表粗糙度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率等地形描述因子；复杂地形分析包括可视区域分析、地形特征提取、水系特征分析等。

④DEM可视化

从内容上讲，DEM可视化包括二维和三维地形可视化。

从技术角度，地形可视化有静态可视化和交互是动态可视化两种。

⑤DEM应用

高程内插、拟合曲面内插、剖面线计算、等高线内插、可视区域分析、面积体积计算、坡度坡向曲率计算、晕渲图

5.对比分析格网DEM和TIN优缺点

规则格网DEM 不规则三角网TIN

优点：简单的数据存储结构

与遥感影像数据的相合性

良好的表面分析功能优点：较少的点可获取较高的精度可变分辨率

良好的拓扑结构

缺点：计算效率较低

数据同于

格网结构规则缺点：表面分析能力较差

构建比较费时

算法设计比较复杂

6.常用的DEM结构，各有什么特点

①规则格网DEM数据结构

A.简单矩阵结构

B.行程编码结构D四叉树数据结构

C.块状编码结构

块状编码方案是行程编码方案从一维扩展到二维的情况，它采用方形区域作为记录单元，每个记录单元包括相邻的若干栅格，数据结构是由记录单元的初始位置、格网单元高程值和方形区域半径所组成的单元组，即行号、列号、格网高程值、区域半径。整个DEM数据文件由该单元组组成。根据初始位置和区域半径可恢复高程矩阵。

②不规则三角网DEM数据结构

在TIN模型中，基本的结构元素有______、_______、_________。

A.TIN的面结构：TIN的面结构一般由三个表组成，即坐标表、三角形顶点表以及邻接三角形表。

特点：由于存储了三角形之间的邻接关系，TIN内插、检索、等高线提取、显示以及局部结构分析都比较方便，不足之处是存储量较大，且在TIN的编辑中要随时维护这种关系。B.TIN的点结构：TIN的点结构由坐标文件和三角形顶点的邻接指针链组成。三角形顶点的邻接点是指共用该顶点的所有三角形其余两顶点的不重复顶点的集合。

特点：存储量小，编辑方便，但三角形及其邻接关系需实时再生成，计算量较大，不利于TIN的快速检索和显示。

C.TIN的点面结构：在点结构的基础上，增加组成三角形三顶点的数表。

特点：存储量与面结构大致相当，编辑、显示比较方便，但由于三角形间的关系是隐含的，检索与内插效率不太高。

D.TIN的边结构：从组成整个TIN模型的所有三角形中，抽取其不重复边集所组成，其数据结构由边的两个顶点以及与之关联的两条边表达。

特点：存储量较小，适合等高线的提取，但编辑、内插以及检索不方便。

E.TIN的边面结构：重点在于刻画三角形边和三角形面之间的拓扑关系，一般由边表和邻接三角形表组成。

特点：存储量最大，在等高线的提取和检索方面比较方便，但不利于动态更新和维护。

③格网与不规则三角网结构混合结构

主要针对在已有的Grid基础上增加地形特征线和特殊范围线的情况。

7.DEM数据源及其特点

①地形图数据及其特征

地形图主要通过等高线来表达地物高度和地形起伏。已有地形图数据由于覆盖范围广、比例尺系列齐全、获取较为经济等而成为各种尺度DEM建立的主要数据源。

特点：

a地形图现势性：纸质地形图制作工艺复杂，更新周期比较长，一般不能及时反映局部地形地貌的变化情况。

b地形图存储介质：传统地形图多为纸质存储介质，存放环境导致地形图图幅产生不同程度的变形。

c地形图精度：地形图精度决定着地形图对实际地形表达的可信度，与地形图比例尺、等高线密度、成图方法有关。其中1:5万地形图是我国地形图系列的基本地形图。

②摄影测量/遥感影像数据及其特征

航空影像的更新速度快，一直是地形图测绘和更新最有效、也是最主要的手段，也是快速获取大范围DEM数据的一种有效方法。近年来出现的高分辨率遥感图像、合唱孔径雷达干涉测量技术、机载激光扫描仪等新型传感器数据被认为是快速获取高精度高分辨率DEM 最有希望的数据源。

特点：

a遥感影像的几何畸变，在使用前要对遥感数据进行纠正处理。

b遥感数据的增强处理，以扩大不同地物影像的灰度差。

c遥感影像数据的空间分辨率。

d遥感影像数据的解译和判读。

③地面测量数据及其特征

可采用地面摄影测量在地面摄取立体像对，通过近景摄影测量方法获得小区域的DEM。

特点：工作量大，周期长，更新十分困难，费用较高，一般不适合大规模数据采集。

④既有DEM数据

覆盖全国范围的1:100万、1:25万、1:5万DEM以及七大江河重点防洪区的1:1万DEM，省级1:1万DEM，可通过国家基础地理信息中心网站查询