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梯田DEM构建方法研究

作　者: 李慧
导　师: 赵牡丹
学　校: 西北大学
专　业: 地图学与地理信息系统
关键词: 梯田 DEM 快速构建 GPS RTK 高程特征分析
分类号: S284
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

梯田是人类在坡耕地上探索的一种水土保持措施。梯田的修筑很大程度上开发了坡耕地的农业生长潜力,具有蓄水,保土作用。我国梯田广泛分布在北方黄土高原区和南方低山丘陵区。数字高程模型(DEM)是数字地面模型DTM的一个重要分支,是区域地形表面地面高程属性的表达。传统的GIS科学中,在运用DEM对地形进行表达时,通常把地表看成一个由高程变化构建的连续场,建立的是一个具有连续、光滑表面特征的DEM,忽视了对梯田、陡坎等人工或自然突变地形的表达。然而,在现实中,自然地表并非像场模型那样的连续光滑,无论是人工梯田地形,还是自然突变地形,均存在于真实的地表中,这些微观地形的存在无疑改变着宏观地表的物质和能量迁移。在DEM建立过程中,如何把梯田的特征信息纳入插值运算,探索梯田DEM的构建,完善DEM对地形表达的完整性与真实性,是DEM建立和数字地形分析的重要研究命题。本文以1：1万DEM数据,2.5m高精度遥感影像数据以及RTK野外实测数据为主要数据源,基于三种不同的构建理论,采用TIN和Hutchinson方法对梯田DEM进行构建,并运用高程特征分析方法,对不同数据源、不同构建方法的梯田DEM效果进行比较分析,得出梯田DEM构建的实用且有效的方法有：(1)以高精度遥感影像数据和1：1万DEM数据为基础,基于真实梯田田坎高程信息,利用构TIN方法,构建分辨率为0.5m和lm的梯田DEM,对于梯田地形特征的模拟效果最好。(2)以RTK野外实测数据为基础,运用构TIN方法,生成分辨率为1m的梯田DEM,构建结果精度最高。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 目的与意义  9-10
  1.2 国内外研究进展  10-12
    1.2.1 多要素构TIN法  10
    1.2.2 MADEM研究  10-11
    1.2.3 F-DEM(特征嵌入式DEM)研究  11
    1.2.4 精细DEM研究  11
    1.2.5 Hc-DEM研究  11-12
    1.2.6 DEM突变地形表达和快速构建梯田DEM方法研究  12
  1.3 存在问题  12-13
  1.4 研究内容  13-15
    1.4.1 研究目标  13
    1.4.2 研究内容  13-15
  1.5 论文组成结构  15-17
第二章数据基础与方法  17-27
  2.1 实验样区及数据基础  17-18
    2.1.1 研究区域  17
    2.1.2 数据基础  17-18
    2.1.3 数据预处理  18
  2.2 研究方法与技术路线  18-21
    2.2.1 研究思路  18-19
    2.2.2 研究方法  19
    2.2.3 技术路线  19-20
    2.2.4 软件环境  20-21
  2.3 关键技术简述  21-27
    2.3.1 DEM建立方法  21-22
    2.3.2 梯田DEM快速构建方法原理  22-25
    2.3.3 GPS RTK技术  25-27
第三章典型样区梯田DEM的快速构建  27-50
  3.1 样区梯田范围的确定  27-33
    3.1.1 梯田纹理特征分析  27-29
    3.1.2 结合光谱特征和纹理特征的SVM分类  29-30
    3.1.3 SVM模型分类  30-33
  3.2 梯田断面信息的确定  33-36
    3.2.1 梯田的数学模型表达  33-34
    3.2.2 梯田断面参数的确定  34-36
  3.3 快速构建方法构建梯田DEM  36-48
    3.3.1 不同类型的梯田DEM的构建  36-39
    3.3.2 不同类型的梯田DEM的高程特征对比分析  39-41
    3.3.3 不同分辨率的TIN方法的梯田DEM比较  41-42
    3.3.4 TIN方法不同分辨率的梯田DEM高程特征分析  42-44
    3.3.5 不同分辨率的Hutchinson方法的梯田DEM比较  44-46
    3.3.6 Hutchinson方法不同分辨率的梯田DEM高程特征比较  46-48
  3.4 本章小结  48-50
第四章基于真实田坎信息的梯田DEM构建  50-63
  4.1 梯田田坎的信息提取  50-51
    4.1.1 田坎空间信息的获取  50
    4.1.2 田坎高程信息的获取  50-51
  4.2 梯田DEM的构建  51-61
    4.2.1 不同梯田类型的构建  51-53
    4.2.2 不同形态特征的梯田DEM高程特征比较  53-55
    4.2.3 不同分辨率的TIN方法的梯田DEM比较  55-56
    4.2.4 不同分辨率的TIN方法的梯田DEM高程特征分析  56-58
    4.2.5 不同分辨率的Hutchinson方法的梯田DEM比较  58-59
    4.2.6 Hutchinson方法不同分辨率的梯田DEM高程特征比较  59-61
  4.3 本章小结  61-63
第五章 GPS RTK技术构建梯田DEM  63-76
  5.1 源数据的获取  63-64
  5.2 基于采样点差值生成梯田DEM  64-65
    5.2.1 不规则采样点插值原理  64
    5.2.2 不同分辨率TIN方法的梯田DEM构建  64-65
  5.3 基于Hutchinson方法生成的梯田DEM  65-70
    5.3.1 不同分辨率的梯田DEM光照模拟图分析  66-68
    5.3.2 不同分辨率不同地形强化算法光照模拟图之间的比较  68-69
    5.3.3 相同分辨率不同第二粗糙度系数的梯田DEM构建  69-70
  5.4 不同分辨率TIN方法与Hutchinson方法比较  70-72
  5.5 不同分辨率TIN方法与Hutchinson方法高程特征分析  72-75
  5.6 本章小结  75-76
第六章结论与展望  76-79
  6.1 结论  76-77
  6.2 问题与展望  77-79
参考文献  79-83
攻读硕士学位期间取得的科研成果  83-84
致谢  84

梯田DEM构建方法研究

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