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建立数字地形所需的原始数据点,可以来源于摄影测量的立体、地面测量成果或已有的地形图。使用立体测图仪测取数据点是比较普遍应用的一种方法对数据点的记录和存储,可以有规律地进行或任意选择(如选用地貌特征点)。其中很重要的一种测取数据点的方法是在进行正射像片断面扫描晒像(见正射影像技术)的同时,取得数字地形所需要的数据。为了提高质量,也可以在按断面方式测得的地形点的基础上,补充额外测得的地貌特征线,或代表地貌特征的一些独立高程点。这样做可以提高内插求点的精度。另一种方式是在立体测图仪上记录用数字表示的等高线,然后通过计算取得数据点规则分布的数字地形。
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例如,堆砌的斜城可以使用废旧报纸夹胶作为地形的基础支撑。表面用胶附着纸巾作为表层地形,将纸巾固定并待其干燥后,用水粉或丙烯颜料着色制作出堆砌效果的地形。
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当然也可使用样条函数和克里金插值方法。
规则格网的高程矩阵,可以很容易地用计算机进行处理,特别是栅格数据结构的地理信息系统。它还可以很容易地计算等高线、坡度坡向、山坡阴影和自动提取流域地形,使得它成为DEM广泛使用的格式,目前许多国家提供的DEM数据都是以规则格网的数据矩阵形式提供的。格网DEM的缺点是不能准确表示地形的结构和细部,为避免这些问题,可采用附加地形特征数据,如地形特征点、山脊线、谷底线、断裂线,以描述地形结构。
格网DEM的另一个缺点是数据量过大,给数据管理带来了不方便,通常要进行压缩存储。DEM数据的无损压缩可以采用普通的栅格数据压缩方式,如游程编码、块码等,但是由于DEM数据反映了地形的连续起伏变化,通常比较“破碎”,普通压缩方式难以达到很好的效果;因此对于网格DEM数据,可以采用哈夫曼编码进行无损压缩;有时,在牺牲细节信息的前提下,可以对网格DEM进行有损压缩,通常的有损压缩大都是基于离散余弦变换(DiscreteCosineTransformation,DCT)或小波变换(WaveletTransformation)的,由于小波变换具有较好的保持细节的特性,来将小波变换应用于DEM数据处理的研究较多。
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层次
层次地形(LayerofDetails,LOD)是一种表达多种不同精度水平的数字高程。大多数层次是基于不规则三角网的,通常不规则三角网的数据点越多精度越高,数据点越少精度越低,但数据点多则要求更多的计算资源。所以如果在精度满足要求的情况下,较好使用尽可能少的数据点。层次地形允许根据不同的任务要求选择不同精度的地形。层次的思想很理想,但在实际运用中必须注意几个重要的问题:
1)层次的存储问题,很显然,与直接存储不同,层次的数据必然导致数据冗余。
2)自动搜索的效率问题,例如搜索一个点可能先在较粗的层次上搜索,再在更细的层次上搜索,直到找到该点。
3)三角网形状的优化问题,例如可以使用Delaunay三角剖分。
4)可能允许根据地形的复杂程度采用不同详细层次的混合,例如,对于飞行模拟,近处时必须显示比远处更为详细的地形特征。
5)在表达地貌特征方面应该一致,例如,如果在某个层次的地形上有一个明显的山峰,在更细层次的地形上也应该有这个山峰。
这些问题还没有一个公认的较好的解决方案,仍需进一步深入研究。
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