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《解放军信息工程大学》 2009年
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DEM建模与不确定性分析

王耀革  
【摘要】:数字高程模型(Digital Elevation Model,简称DEM)是GIS空间数据库中赖以进行地学模拟和分析最为重要的基础空间数据。数字高程模型自1958年首次提出以来,其模型构建和精度问题就受到广泛的关注和研究。随着空间科学技术的发展,DEM数据在采集方法与数据精度上有了长足的进步,然而,由于地形表面的不确定性和DEM建模的复杂性,DEM不确定性问题的研究却相对落后于应用的研究。各类DEM误差的存在,不同程度的降低了GIS分析与应用结果的准确性,加强DEM不确定性的理论研究,是十分必要而紧迫的任务。 本文对目前DEM模型的构建及DEM精度的研究现状进行了分析和评价,总结出DEM研究存在的问题。在此基础上,本文从DEM插值方法存在的理论不足入手,提出了满足几何曲面构造机理的格网DEM表面模型的构建方法,并对构建的DEM表面模型的精度进行了详细的研究,首先根据误差传播理论,对DEM表面模型的传递误差进行了研究,接着研究了传递误差和地形表达误差在DEM表面模型整体误差中的比例,解决了不同DEM表面模型的地形适应性问题,并进一步研究了DEM误差的空间分布特征。本文所做主要研究工作如下: 1、高精度的Coons曲面DEM表面模型构建 提出了一种新的构建DEM模型的理论---根据格网单元上离散的格网数据与其相邻单元上的格网数据的空间趋势信息,构造格网单元上地形剖面曲线的逼近曲线,再以此曲线为边界曲线,构建基于边界曲线的Coons曲面DEM表面模型。实验证明Coons曲面DEM表面模型的中误差在数学曲面上和实际地形上都明显低于移动曲面拟合法和双线性DEM模型的中误差,且在实际地形上Coons曲面DEM表面模型的精度与双线性DEM模型的精度相比提高了15%—28%。 2、研究了DEM表面模型的传递误差 研究了DEM模型的传递误差及模型的传递误差与构建模型所用的格网数据数量之间的关系。 3、建立了DEM表面模型整体误差检测的数学模型 研究了DEM模型的整体误差与地形、采用的内插方法和原始数据的质量之间关系。说明DEM模型的精度不仅仅与采样间隔和地形的复杂度有关,还与所选的DEM表面模型和原始数据的精度有关,是对公认的“DEM的精度主要取决于采样间隔和地形的复杂程度”这一现象的补充。 4、研究了不同DEM模型的地形适应性 研究了不同地形、不同的原始数据质量情况时不同DEM内插模型的地形适应性,便于实际应用时决策模型的具体类型。 5、建立了DEM误差空间自相关性精度模型 从空间角度,研究了DEM误差的空间分布特征,揭示了数字高程数据误差的差异在空间上的相互关系。 本文完善了现有的DEM构建方法,为DEM建模及应用以及误差分析提供了更为可靠的理论依据和精度评估模型,为不同DEM模型的实际应用提供了决策模型,为制定DEM的质量控制标准和规范提供了科学依据。
【学位授予单位】:解放军信息工程大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:P208

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李姗姗;水下重力辅助惯性导航的理论与方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘洋;三维GIS在土地利用地类分析中的应用[D];西南交通大学;2011年
2 商秀玉;WebGIS海量瓦片数据管理引擎的设计与实现[D];浙江师范大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 王新;基于地形图的DEM的构建及其精度分析[D];解放军信息工程大学;2001年
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 董翠珠;蒋淼;;利用数字影像DMC快速制作DOM方案[A];江苏省测绘学会2011年学术年会论文集[C];2011年
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5 杨莹辉;王唤良;陈强;;基于VB、VC与OpenGL的三维地面模型建模[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
6 姚俊杰;孙毅;徐洪章;;地磁日变站站间时差统计分析[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
7 王海龙;苏旭明;翁慧慧;;地理信息服务的思考与探索[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
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10 宋伟东;李兰勇;隋心;董山;;露天矿采场时空数据库的构建与应用研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贾瑞生;矿山开采沉陷三维建模与可视化方法研究[D];山东科技大学;2010年
2 王婷;EMD算法研究及其在信号去噪中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 田峰敏;水下地形导航模型求解与导航区初选策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
4 王红;基础地理信息地形数据库信息量度量方法研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
5 苏晓宏;海杂波的特性分析与目标检测处理[D];大连海事大学;2010年
6 王春;基于VR/GIS一体化城市微观交通虚拟仿真系统的研究与应用[D];中国海洋大学;2010年
7 穆振侠;高寒山区降水垂直分布规律及融雪径流模拟研究[D];新疆农业大学;2010年
8 陈春雷;多尺度林业遥感数据融合技术的应用研究[D];北京林业大学;2011年
9 苏斌;GIS支持下的城市地价空间分布与土地集约利用研究[D];解放军信息工程大学;2010年
10 章冲;网络环境下煤矿三维建模及可视化关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马剑;机载LiDAR数据插值方法研究[D];河南理工大学;2010年
2 田继辉;用于三维影像快速浏览的多尺度DEM数据组织研究[D];河南理工大学;2010年
3 冯幼贵;基于GIS的矿山开采地表移动与变形预计[D];山东科技大学;2010年
4 白廷义;基于激光扫描数据的隧道曲面重建技术研究[D];山东科技大学;2010年
5 田会波;海底地形三维可视化[D];山东科技大学;2010年
6 崔静怡;基于车载导航系统的大区域路径规划算法的设计与实现[D];山东科技大学;2010年
7 杨新忠;基于案例的地理时空过程表达模型研究[D];山东科技大学;2010年
8 张永锋;半参数回归模型在中长期负荷预测中的应用[D];郑州大学;2010年
9 张艳丽;基于OSG的虚拟化学实验平台的研究[D];郑州大学;2010年
10 葛晓燕;模糊综合评价在艾滋病对个人及其家庭影响中的应用[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田智慧,武舫,熊伟,武玉国;基于DEM的三维地图研究[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2005年01期
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3 冯浩,晏磊,张飞舟,刘光军,邓中亮;基于辅助惯性导航的数据地图特征分析[J];北京邮电大学学报;2004年04期
4 冯浩,邓中亮;低速运动载体在参考地图上的定位研究[J];北京邮电大学学报;2005年03期
5 周艳;朱庆;黄铎;;三维城市模型中建筑物LOD模型研究[J];测绘科学;2006年05期
6 李姗姗;吴晓平;陈少明;;重力辅助惯性导航中重力归算的垂直梯度计算[J];测绘科学;2008年02期
7 王昌翰;;TerraExplorer Pro和ArcGIS Engine三维GIS系统设计与实现[J];测绘科学;2010年05期
8 江岭;汤国安;李伟涛;李鹏;;特征嵌入式DEM的地形要素快速格网分割算法[J];测绘通报;2010年09期
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10 黄谟涛,翟国君,管铮,欧阳永忠,陆秀平,吴中鼎;利用卫星测高数据反演海洋重力异常研究[J];测绘学报;2001年02期
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 彭富清;海洋重力辅助导航方法及应用[D];解放军信息工程大学;2009年
2 杨族桥;DEM多尺度表达研究[D];武汉大学;2009年
3 牛全福;基于GIS的地质灾害风险评估方法研究[D];兰州大学;2011年
4 赵彬彬;多尺度矢量地图空间目标匹配方法及其应用研究[D];中南大学;2011年
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6 刘承香;水下潜器的地形匹配辅助定位技术研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
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8 冯庆堂;地形匹配新方法及其环境适应性研究[D];国防科学技术大学;2004年
9 陈静;基于GIS的空间多准则决策方法及其防灾应用研究[D];中国矿业大学(北京);2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 梁吉欣;基于Skyline的Web三维GIS应用研究[D];昆明理工大学;2009年
2 白玉;基于Skyline的贵州毕节桶井三维旅游信息系统的设计与实现[D];重庆师范大学;2011年
3 姚建民;基于Skyline的世博可视化系统关键技术的研究和实现[D];上海交通大学;2011年
4 王云;基于ArcGIS Engine和Skyline的黄壁庄水库地理信息系统研究[D];西安科技大学;2011年
5 周元哲;WebGIS中空间数据组织研究与应用[D];西北大学;2003年
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7 辛廷慧;水下地形辅助导航方法研究[D];西北工业大学;2004年
8 甘锐;基于GIS的区域国土资源综合信息管理系统研究[D];陕西师范大学;2004年
9 钟秋林;基于DEM的地形地貌生成技术研究与实现[D];南京理工大学;2005年
10 束蝉方;高精度惯导系统的重力补偿技术研究[D];武汉大学;2005年
【二级引证文献】
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 王伟;李姗姗;;重力异常卡尔曼滤波匹配算法的改进[A];第四届中国卫星导航学术年会论文集-S9 组合导航与导航新方法[C];2013年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 刘晓刚;GOCE卫星测量恢复地球重力场模型的理论与方法[D];解放军信息工程大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 李东岳;李文琦;李明;;基于格网DEM的GIS通视分析算法研究[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2010年
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3 赵海军;On Demand 值得期待[N];中国计算机报;2002年
4 赵海军;IBM中小企业填“鸿沟”[N];中国计算机报;2002年
5 本报记者 张群英;IBM闪电部署On Demand战略[N];网络世界;2002年
6 记者 汪向勇;On Demond主帅现身说法[N];计算机世界;2002年
7 本报记者 张群英;IBM世纪狂想[N];网络世界;2002年
8 记者 汪向勇;On Demand 新战略布道中国[N];计算机世界;2002年
9 本报记者丁飞洋;IBM描画OnDemand时代[N];中国经营报;2002年
10 本报记者 张群英;追随On Demand IBM全面提升“小计划”[N];网络世界;2002年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王耀革;DEM建模与不确定性分析[D];解放军信息工程大学;2009年
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5 周毅;基于DEM的黄土高原正负地形及空间分异研究[D];南京师范大学;2011年
6 丁伟翠;数字高程模型数据库管理系统开发及在地质制图中的应用[D];中国地质科学院;2012年
7 郭立群;GEOINT服务体系及其关键技术研究[D];大连理工大学;2011年
8 亢孟军;数字高程模型不规则四边形网建模方法研究[D];武汉大学;2011年
9 晋华;双超式产流模型的理论及应用研究[D];中国地质大学(北京);2006年
10 杨丽萍;基于遥感与DEM的“吉兰泰—河套”古大湖重建研究[D];兰州大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 向雅莉;基于RS和DEM数据的活动断裂提取[D];中国地质大学(北京);2010年
2 赵洪伟;基于规则格网DEM的等高线自动提取技术研究[D];吉林大学;2011年
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5 王宁娜;机载InSAR独立模型法DEM区域网平差技术研究[D];中国测绘科学研究院;2011年
6 崔晨;基于DEM的土壤侵蚀模型中地形因子的研究[D];西北大学;2010年
7 熊超;基于DEM的乌鲁木齐河上游土壤有机碳空间变异特征分析[D];新疆大学;2010年
8 房亮;基于DEM地形参数计算的尺度效应研究[D];西北大学;2006年
9 张婷;基于DEM的陕北黄土高原多地形因子空间关联特征研究[D];西北大学;2005年
10 吴国平;DEM分形模拟及其不确定性研究[D];东华理工大学;2012年
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