一种基于等高线生成DEM的方法

收稿日期:2002-05-11(修改稿) 基金项目:“十五”国防预研基金项目(10405020202;413040502)

作者简介:王建宇(1964-),男,江苏南京人,副教授,博士,主要研究方向:图形学、虚拟现实、计算机仿真;　滕树钦(1977-),男,广西人,硕士研究生,主要研究方向:计算机仿真.

文章编号:1001-9081(2002)08-0030-02

一种基于等高线生成DE M 的方法

王建宇,滕树钦

(南京理工大学自动化系,江苏南京210094)

摘　要:文中分析了常用的插值方法,通过对等高线生成DE M 数据方法的研究,提出了分量内插方法生成DE M 数据的算法,对实现过程进行了详细分析,并对DE M 网格精度作了进一步探讨,该算法已用VC ++6.0编程实现。通过实际使用,证明该算法执行速度快,能够满足精度要求。

关键词:等高线;DE M ;分量内插;算法中图分类号:TP873 文献标识码:A

THE METH OD OF MAKING DEM BASED ON CONTOUR LINE

W ANGJian 2yu ,TE NG Shu 2qin

(Department o f Automation ,Nanjing Univer sity o f Science and Technology ,Nanjing Jiangsu 210094,China )

Abstract :This paper analyzed method of interpolation in comm on use ,and bring up the weight interpolation alg orithm to make DE M data through to research contour line in maps method of born DE M data.It analysis realized the process in detail ,and study the accuracy to make DE M mesh in further.That alg orithm has already realized by the VC ++6.0programming.It has been proofed that alg orithm carry out the speed quick and can satis fy the accuracy request ,is a practical alg orithm by actual usage.

K ey w ords :contour line ;DE M ;weight interpolation ;alg orithm

1　前言

将彩色地图等高线层提取出来的最终目的是进行三维显示并在此基础上进行地形分析,因此必须将一个等高线矢量

图转化为可以用来三维显示的DE M (数字高程模型)文件。

建立DE M 的方法有多种。从数据源及采集方式讲有:①直接从地面测量。例如用G PS 、全站仪、野外测量等。②根据航空或航天影像,通过摄影测量途径获取。例如,立体坐标仪观测及空三加密法,解析测图仪采集法、数字摄影测量自动化方法等等。③从现有地形图上采集,例如格网读点法、数字化仪手扶跟踪及扫描仪半自动采集法等。由于第一种方法需到实地量测大量的高程,基本上只用于内插DE M 的检测和其他用途。第二和第三种方法在测绘生产上经常采用,其中航测法主要用于大中比例尺较小间距的高精度DE M 制作,第三种方法可应用于基于各种比例尺地形图,特别是中小比例尺地形图(比例尺1∶500000或更小)的DE M 的制作。

2　常用的插值方法

通常选一类较简单的函数如代数多项式或分段多项式,使得P (x i )=f (x i )对i =1,2,…,n 成立。这个P (x )就是我们的插值函数,其中x 1,x 2,x 3,…,x n 称为插值节点。常用的

1阶、2阶插值方法有:线性插值(二点插值)、抛物线插值(三点插值)、圆弧插值(三点插值)等。

高程内插算法主要有:分块内插、剖分内插和单点移面三

种。分块内插把需要建立数字高程模型的地区切割成一定尺

寸的规则分块(通常为正方形)。它的尺寸大小则根据地貌复杂程度和数据源的比例尺选定,在每一分块上展铺一张数学面,相邻分块之间要求有适当宽度的重叠带,以保证数学面能够比较平滑地与相邻分块的数学面的拼接。剖分内插则是用不规则的平面格网完全覆盖数字高程模型的水平投影。这种不规则网包括不规则三角网(TI N )、四边形等。每一剖分有独立的内插数学面,相邻剖分仅由它们的公共支撑点联系,如

TI N 的三角形顶点。一般不考虑剖分间的平滑问题,分块和

剖分这两种内插的分块范围在内插过程中一经选定,其形状、大小和位置在该范围内保持不变,凡是落在分块或剖分上的待插点,都用展铺在该分块或剖分上的唯一确定的数学面进行内插。单点移面其范围随待插单点位置的变化而移动,待插点位于移面形心。单点内插的数学模型有一次、二次或三次距离函数等等。

3　分量内插算法及实现

3.1　多剖面插值法

生成规则数字地面模型主要在给定的图幅范围内求出N ×M (N 行、M 列)个均匀分布点的高程值,将这些点的位置及

高程按一定的顺序(如行优先)保存成文件就成为数字高程文件3.DE M (或M APGIS 中的高程文件3.DET )。从上面可以看出,求N ×M 个点是一个重复动作,只要知道一个求一个点的高程的算法,就可以生成所有的点,因此生成规则数字地面

第22卷第8期

2002年8月

计算机应用C om puter Applications

Vol.22,No.8Aug ,2002