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    一種定量評估數字高程模型保真精度的方法技術

    技術編號:8323709 閱讀:221 留言:0更新日期:2013-02-14 02:22
    本發明專利技術涉及一種定量評估數字高程模型保真精度的方法,用以解決定量評估中,由于缺少數字高程模型保真精度標準,等高線回放法只能定性評估的問題。本發明專利技術的方法充分利用制圖綜合規范中線狀要素位移的規定,以水系和地形重構山谷線為例,計算兩者之間的偏移量中誤差值和最大偏移量值,運用模糊數學方法建立水系和重構山谷線套合偏移量隸屬度函數,最終確定單一數字高程模型的套合隸屬度值。該方法不僅可以用于數字高程模型的保真精度定量評估,而且可以用于確定數字高程模型多尺度轉換的適宜范圍。

    【技術實現步驟摘要】

    本專利技術涉及。
    技術介紹
    當前,數字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)精度的研究主要集中在數值精度評估方面,常用的數值精度評估方法包括中誤差法、傳遞函數法、協方差函數法、影像分析法(參見柯正誼,何建邦,池天河.數字地面模型[M].北京中國科學技術出版社,1993.胡鵬,吳艷蘭,胡海.數字高程模型精度評定的基本理論[J].地球信息科學,2003,(3) =64-70.唐新明,林宗堅,吳嵐.基于等高線和高程點建立DEM的精度評價方法探討[J].遙感信息,1999, (3) :7_10· ZHOU Xinghua, ZHAO Jixian, et al. Researchon Interpolation and Accuracy Assessment ofDEM[J]. Science of Surveying andMapping, 2005, 30(5).湯國安,陶旸,王春.等高線套合差及在DEM質量評價中的應用研究[J].測繪通報,2007,(7) :65-67.),以及基于地形描述誤差的綜合判定方法(參見湯國安,龔健雅,陳正江,成燕輝,王占宏.數字高程模型地形描述精度量化模擬研究[J].測繪學報,2001,30 (4) 361-365.王光霞,朱長青,史文中,等.數字高程模型地形描述精度的研究[J]·測繪學報,2004,33 (2) :168-173·)。保真度是判斷DEM是否保持了實際三維空間或原始三維數據所具有的在相鄰區域無沖突的三維特征和高程邏輯一致性的標準(參見申浩,荊鑫鑫.DEM高保真問題探析[J].測繪工程,2011,20(1) :30-32.),這恰恰是中誤差法、傳遞函數法、協方差函數法和影像分析法等難以確定解決的問題,即無法確定DEM對原始地形的保真程度,因此基于“視覺精度”評估的等高線回放法成為DEM形態精度評估的主要方法,等高線回放法可以有效剔除局部粗差,較好地保證DEM數據的整體質量。但是等高線回放法工作量較大,且多為定性描述,缺乏定量描述指標,導致受人為因素影響較大。許多學者提出了不同的定量評估指標,用以實現等高線回放的定量描述。湯國安等(參見湯國安,陶旸,王春.等高線套合差及在DEM質量評價中的應用研究[J].測繪通報,2007,(7) :65-67.)依據“I :1萬DEM數據等高線回放檢查時,同名等高線偏移不大于1/2等高距”的規定,運用等高線套合差指標定量評估DEM精度。江帆(參見江帆.DEM表面建模與精度評估方法研究[D].鄭州信息工程大學測繪學院,2006, 6.)、朱長青等((朱長青,王志偉,劉海硯.基于重構等高線的DEM精度評估模型[J].武漢大學學報(信息科學版),2008,33(2) :153-156.)提出用原始等高線和重構等高線間的面積差與原始等高線長度之比(即重構誤差),作為DEM精 度評估指標。王志偉(王志偉.基于重構等高線的DEM誤差模型研究及應用[D].鄭州信息工程大學測繪學院,2007,6.)在重構誤差的基礎上提出了等高線的最大重構偏移誤差和平均最大重構偏移誤差兩個指標,利用這兩個指標反映局部區域內DEM與實際地形的吻合程度。王光霞等(王光霞,邊淑莉,張寅寶.用回放等高線評估DEM精度的研究[J].測繪科學技術學報,2010,27 (I) :9_13.)同樣在重構誤差的基礎上,增加重要地性線回放偏移誤差指標反映原始等高線和重構等高線在地形特征表達上的差異。上述研究都對等高線回放法的定量評估做出了有益的探索。無論是利用等高線套合差還是利用等高線重構誤差等指標定量評估DEM保真程度,都必須解決兩個關鍵問題。一是聞保真重構等聞線的生成,雖然基于DEM重構等聞線的算法效率較高、健壯性較好,但是重構等高線的質量并不理想,尤其在平坦區或DEM尺寸較大時,歧義性和折線現象比較嚴重(王春,陶吻,賈敦新,朱雪堅.規則格網DEM地形描述形態精度研究[J].地理信息世界,2008,1:46-52. )。二是同名等高線的匹配,由于原始等高線和重構等高線之間并不是一對一的簡單關系,而是一對多、多對一甚至多對多的復雜關系,同名等高線的匹配存在一定難度。這兩個關鍵問題都可能需要大量的手工編輯操作,導致等高線回放法可操作性較差。更為重要的是,各種評估指標都沒有形成系統的DEM保真精度評估標準,雖然可以評估同一實驗區域、不同插值算法建立的DEM之間的差異,但無法確定DEM保真質量是否已經達到生產和應用的需求,進而無法確定DEM多尺度轉換的適宜范圍等關鍵性問題。
    技術實現思路
    本專利技術的目的是提供一種利用水系和地形套合度定量評估數字高程模型保真精度的方法,用以解決定量評估中,由于缺少數字高程模型保真精度標準,等高線回放法只能定性評估的問題。為實現上述目的,本專利技術的方案是,步驟如下I)對于一個實驗區域,水系為基準要素,重構山谷線為比較要素,建立水系和重構山谷線套合偏移量隸屬度函數f (AD)本文檔來自技高網
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    【技術保護點】
    一種定量評估數字高程模型保真精度的方法,其特征在于,步驟如下:1)對于一個實驗區域,水系為基準要素,重構山谷線為比較要素,建立水系和重構山谷線套合偏移量隸屬度函數f(ΔD):f(ΔD)=A*fRMSE(ΔD)+B*fMax(ΔD)fRMSE(ΔD)為偏移量中誤差隸屬度函數,fMax(ΔD)為最大偏移量隸屬度函數,A∈[0.1,0.3],B∈[0.7,0.9];當DEMs>2&&DEMΔh>80時:fRMSE(ΔD)=1/(1+exp(0.9902*(ΔD-5.6)))DEMsize=12.51/(1+exp(0.2273*(ΔD-20.0)))DEMsize=251/(1+exp(0.1899*(ΔD-28.3)))DEMsize=501/(1+exp(0.1575*(ΔD-35.8)))DEMsize=1001/(1+exp(0.0788*(ΔD-71.6)))DEMsize=200當DEMs≤2&&DEMΔh≤80時:fRMSE(ΔD)=1/(1+exp(0.9902*(ΔD-11.2)))DEMsize=12.51/(1+exp(0.2273*(ΔD-40.0)))DEMsize=251/(1+exp(0.1899*(ΔD-56.6)))DEMsize=501/(1+exp(0.1575*(ΔD-71.6)))DEMsize=1001/(1+exp(0.0788*(ΔD-143.2)))DEMsize=200其中ΔD為實驗區域的偏移量中誤差值,DEMsize為數字高程模型尺度,DEMs為實驗區域的平均坡度,DEMΔh為實驗區域的高差;當DEMs>2&&DEMΔh>80時:fMax(ΔD)=zmfΔD,5.611.2DEMsize=12.5zmfΔD,2040DEMsize=25zmfΔD,28.356.6DEMsize=50zmfΔD,35.871.6DEMsize=100zmfΔD,71.6143.2DEMsize=200當DEMs≤2&&DEMΔh≤80時:fMax(ΔD)=zmfΔD,11.222.4DEMsize=12.5zmfΔD,4080DEMsize=25zmfΔD,56.6113.2DEMsize=50zmfΔD,71.6143.2DEMsize=100zmfΔD,143.2286.4DEMsize=200其中zmf為z型隸屬度函數,它是一種基于樣條插值的函數,參數a、b分別定義了樣條插值的起點和終點。2)計算f(ΔD),確定給定實驗區域的數字高程模型的保真程度。...

    【技術特征摘要】
    1.一種定量評估數字高程模型保真精度的方法,其特征在于,步驟如下 1)對于一個實驗區域,水系為基準要素,重構山谷線為比較要素,建立水系和重構山谷線套合偏移量隸屬度函數f (AD)f(AD) =A*fEMSE(AD)+B*fMax(AD) frise(AD)為偏移量中誤差隸屬度函數,fMax(AD)為最大偏移量隸屬度函數,A e [O. 1,0. 3], B e ;當 DEMs>2&&DEMAh>80 時2.根據權利要求I所述的方法,其特征在于,所述水系和重構山谷線套合偏移量隸屬度函數是運用模糊數學建立的,建立水系和重構山谷線套合偏移量隸屬度函數所遵循的準則包括線狀要素位移準則和尺度準則;線狀要素位移準則當水系和地形特征線的偏移量中誤差在O. 3_以內時,認為套合程度較好,即隸屬度值達到O. 8以上;當水系和地形特征線的偏移量中誤差為O. 4mm時,認為套合程度一般,即隸屬度值在O. 5左右;當水系和地形特征線的偏移量中誤差大于O. 4mm時,認為套合程度較差,即隸屬度值在O. 5以下; 尺度準則依據線狀要素的位移準則,并參照開方根規律,修正O. 4mm的中誤差閾值在不同比例尺地形圖中對應的實地偏移量;當地形圖比例尺為I :10000時,O. 4mm的中誤差閾值對應實地偏移量為5. 6m ;當地形圖比例尺為I :50000時,O. 4mm的中誤差閾值對應實地偏移量為20m ;當地形圖比例尺為I :100000時,O. 4mm的中誤差閾值對應實地偏移量為28. 3m ;當地...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:張錦明,游雄,王光霞,張威巍張寅寶
    申請(專利權)人:中國人民解放軍信息工程大學,
    類型:發明
    國別省市:

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