多尺度DEM一致性地形特徵提取與自適應轉換

《多尺度DEM一致性地形特徵提取與自適應轉換》是依託武漢大學，由陳玉敏擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多尺度DEM一致性地形特徵提取與自適應轉換
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳玉敏
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

本課題針對當前多尺度DEM存在尺度割裂、數據冗餘、套用需求尺度不匹配以及地形特徵一致性等問題，提出一種面向多尺度地形分析的自適應尺度DEM理論模型（S-DEM）。研究從一個精細尺度DEM資料庫中提取地形特徵點、線，探討地形特徵與尺度之間的映射關係，為地形特徵賦予尺度信息屬性，從而構建S-DEM地形特徵庫。根據套用需求尺度從S-DEM庫中自適應地提取特徵點、線，動態構建TIN，生成DEM數據。通過本研究實現採用一個S-DEM資料庫自適應地構建多尺度DEM數據，並保持多尺度DEM數據中的基本地形特徵一致性，即地形骨架保持一致，以滿足從廣域到局部範圍通用的數字地形分析套用需求，為環境保護、地質災害、規劃等套用領域提供分析依據和決策支持。

結題摘要

由於尺度問題是當前數字高程模型（DEM）套用中急需解決的一個重要問題， 從全球尺度到區域尺度的數字地形分析套用中，希望DEM能夠根據不同的套用需求具有尺度的自適應特徵。隨著國家基礎地理信息中各級DEM資料庫相繼建立多尺度DEM資料庫也初具規模，然而這些多尺度DEM資料庫只是多個固定尺度DEM資料庫的組合，並不能從根本上建立起“多尺度→任意尺度→自適應尺度”的DEM數據模型。因此本課題提出了一種面向多尺度地形分析的自適應尺度DEM模型（S-DEM）。該模型只存儲地形特徵點、線信息，不再存儲柵格DEM或矢量TIN結構，且地形特徵點、線均具有尺度屬性。用戶根據實際需求從S-DEM庫中自適應地提取滿足該尺度條件的特徵點、線，動態構建TIN，生成適應於該尺度的數字高程模型，並進行精度驗證。 為了提取有效的地形特徵點、線信息，本課題提出了一種地形綜合方法（the Compound Method,簡稱CPE算法），該算法在精細尺度DEM的基礎上，提取不到1%的重要點作為地形特徵點，並結合地形特徵線構建多尺度DEM。該方法既有效減少了數據量，又最大程度地保持地形特徵一致性。在此基礎上，將CPE算法中的特徵點賦予尺度屬性，根據套用需求自適應構建多尺度TIN，實現了自適應尺度DEM模型（S-DEM）。 經過實驗驗證表明，S-DEM不僅可以利用高精度DEM實現多尺度地形分析，而且能夠自適應地選擇需要尺度以提高整體計算效率。S-DEM能夠從根本上解決多尺度DEM模型在實際地形分析中所在的問題，為環境保護、地質災害、規劃等套用領域提供分析依據和決策支持，也可為製圖綜合、生態尺度等研究領域提供可借鑑的理論與方法。