楊爭艷論文（定稿

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1、編號：09009410638南陽師范學院2013屆畢業(yè)生畢業(yè)論文（設計）題目：DEM粗差剔除方法研究完成人：楊爭艷班級：2009-06學制：4年專業(yè)：測繪工程指導教師：蘇博完成日期：2013-04-20目錄摘要(1)1引言(1)1.1選題意義(1)1.2研究現(xiàn)狀(2)2DEM粗差探測與剔除方法研究(4)2.1基于三維可視化的DEM粗差探測與剔除(4)2.2基于高程信息的不規(guī)則分布數(shù)據(jù)粗差檢測與剔除(4)2.3檢測規(guī)則分布數(shù)據(jù)中粗差的算法(5)2.3.1基于參數(shù)統(tǒng)計的粗差檢測(5)2.3.2基于參數(shù)統(tǒng)計的粗差

2、檢測(6)2.3.3基于主成分分析的粗差檢測(8)2.4檢測不規(guī)則分布數(shù)據(jù)中粗差的算法(9)2.4.1基于點方式的算法(9)2.4.2基于粗差簇群的算法(10)2.5基于等高線拓撲關系的粗差檢測與剔除(10)3基于趨勢面的粗差探測與剔出方法研究(11)3.1獲取數(shù)據(jù)采集后形成的原始DEM數(shù)據(jù)(11)3.2數(shù)據(jù)預處理(12)3.3粗差檢測及修正(13)3.4實驗分析(14)4總結與展望(17)參考文獻(18)Abstract(18)DEM粗差剔除方法研究作者：楊爭艷指導老師：蘇博摘要:數(shù)字高程模型（DEM）作

3、為4D產(chǎn)品（DEM-數(shù)字高程模型、DOM-數(shù)字正射影像、DLG-數(shù)字線劃圖、DRG-數(shù)字柵格圖）之一，是一種對地球表面的數(shù)字化描述和模擬，是地球空間數(shù)據(jù)基礎設施的重要組成部分，是建立地形高程數(shù)據(jù)庫和各類GIS（地理信息系統(tǒng)）庫,進行地形定量分析等方面所必需的基礎數(shù)據(jù)。數(shù)字高程模型的應用越來越廣泛，可用于地學分析、二維地理空間上連續(xù)分布并逐漸變化的各種非高程屬性數(shù)據(jù)的建模與分析。DEM的數(shù)據(jù)來源方式有地面測量（利用自動記錄的測距經(jīng)緯儀在野外實測）、現(xiàn)有地圖數(shù)字化（利用數(shù)字化儀對已有地圖上的信息如等高線、地形線

4、等進行數(shù)字化，目前常用的數(shù)字化儀有手扶跟蹤數(shù)字化儀與掃描數(shù)字化儀）、空間傳感器（利用GPS等進行數(shù)據(jù)采集）、數(shù)字攝影測量方法（這是DEM數(shù)據(jù)采集最常用的一種方法）。事實上,不管采用何種測量方法,測址數(shù)據(jù)總會包含各種各樣的誤差,可將誤差分為三種,即系統(tǒng)誤差、偶然誤差和粗差。同系統(tǒng)誤差、偶然誤差相比,粗差實際上是一種錯誤,他們在測量中出現(xiàn)的可能性一般比較小。但是與前兩種誤差相比,粗差對數(shù)字高程模型所反映的空間變化的扭曲更為嚴重,因而粗差是影響DEM質(zhì)量的重要因素之一。根據(jù)統(tǒng)計規(guī)律,常用2倍或3倍中誤差作為極限誤

5、差,即模型誤差大于極限誤差的觀測數(shù)據(jù)被認為是粗差。粗差的產(chǎn)生主要出現(xiàn)在DEM的生產(chǎn)過程中，并最終表現(xiàn)在高程Z上。粗差的存在會造成數(shù)字高程模型(DEM)空間上的嚴重扭曲,有時能導致DEM及其產(chǎn)品嚴重失真,甚至完全不能使用。因而有關DEM的粗差診斷問題已愈來愈引起人們的關注。探測和剔除DEM數(shù)據(jù)中存在的粗差顯得尤為重要。DEM有多種數(shù)據(jù)形式：規(guī)則格網(wǎng)、不規(guī)則格網(wǎng)、等高線、剖面圖等,DEM原始數(shù)據(jù)可以規(guī)則格網(wǎng)的形式存在,也可能以不規(guī)則分布的形式存在,以規(guī)則格網(wǎng)形式存在的數(shù)據(jù)具有一些獨特的特性,比如高程數(shù)據(jù)能以簡潔

6、而經(jīng)濟的方式存儲在高程矩陣中。這些特性有助于數(shù)據(jù)粗差檢測算法的設計也正因為如此,適合于格網(wǎng)數(shù)據(jù)的粗差探測算法可能對檢測不規(guī)則分布數(shù)據(jù)的粗差毫無用處,因此對不同類型的數(shù)據(jù),有必要設計不同的粗差檢測算法與剔除算法。本課題是在對現(xiàn)有的DEM粗差探測法進行分析的基礎上，重點分析基于趨勢面的檢測DEM粗差的方法，并證明其可行性。關鍵詞：數(shù)字高程模型；粗差探測；粗差剔除第18頁（共18頁）1引言1.1選題意義數(shù)字高程模型(DigitalElevationModel,簡稱DEM)是以數(shù)字的形式按一定結構組織在一起，表示實

7、際地形特征空間分布的模型，也是地形形狀大小和起伏的數(shù)字描述，由一系列地面點X，Y位置及其相聯(lián)系的高程Z組成，是各種信息的載體，是地理信息系統(tǒng)(GeographicInformationSystem，GIS)技術中最重要的內(nèi)容，是空間數(shù)據(jù)基礎設施的重要組成部分，在生產(chǎn)中具有很高的利用價值。首先，它能夠反映區(qū)域內(nèi)的地形條件，為各用圖部門提供地形基礎，其次，用它制作沙盤，具有快速、簡便、精確的優(yōu)點，可用于軍事指揮和模型演示；還可以用于農(nóng)業(yè)部門的農(nóng)田水利規(guī)劃，水利部門的洪水淹沒損失估算及水利建設的土方量計算，交通、

8、建筑等各建設部門的選址、規(guī)劃，通訊部門信號覆蓋范圍的規(guī)劃與計算，地址、勘探部門地形的分析，各旅游景點的規(guī)劃及土地資源調(diào)查；也能用于二維地理空間上連續(xù)分布并逐漸變化的各種非高程屬性數(shù)據(jù)的建模與分析上?？梢哉fDEM數(shù)據(jù)具有廣泛的應用潛力。目前，由于地理信息系統(tǒng)(GIS)的普及以及空間數(shù)據(jù)基礎設施的發(fā)展和建設，DEM作為數(shù)字線化圖(DLG)、數(shù)字高程模型(DEM)、數(shù)字正射影像圖(DOM)和數(shù)字柵格圖(DRG)即“4D