《数字高程模型》
第1讲概论
一、名词解释
1、数字高程模型（DEM）：通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说，地形表面的数字化表示。Digital Elevation Model，缩写DEM.。
二、填空（选择、判断）
1、地形表达的历史演进过程，经历了象形绘图法、写景法、等高线地形图、地貌晕渲图、航空摄影图像、遥感图像、数字地形表达等7个阶段。
2、DEM按结构分类包括：基于面元的DEM、基于线单元的DEM、基于点的DEM；按连续性分类，包括：不连续DEM、连续但不光滑DEM(逐点内插的格网DEM、TIN)、光滑DEM（样条函数内差的格网DEM）;按范围分类，局部DEM、区域DEM、全局DEM。
三、问答题
1、DEM的特点。
（1）容易用多种形式显示地形信息。地形数据经计算机处理后能产生不同比例尺的纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，绘制其他的地形图需要人工处理；
（2）精度不会损失，没有载体变形的问题；
（3）容易实现自动化、实时化。将修改信息直接输入计算机，软件处理后生成各种地形图。
（4）快速计算、获取DEM分辨率范围内的高程数据。
2、在ArcGIS中，如何通过纸质等高线地形图生成不同形式的DEM。
（1）纸质等高线地形图扫描；
（2）在ArcMap中配准（选取投影和坐标系）；
（3）等高线地形图矢量化并给每条等高线赋以属性值（高程）；
（4）运用Arctoolbox—Convertiontools—features to raster工具将矢量线转化为栅格线（每个栅格的值为高程）；
（5）在ArcScence中，运用convert—raster to feature将栅格线转化为矢量点
数据文件；
（6）在ArcScence中，运用3Danalyst—inpolate to raster—Idw进行差值；（7）三维显示（在属性表中设置高程）；
（8）在ArcScence中，运用3Dannlyst—convert—raster to Tin 转化为TIN。第2讲数据获取
一、填空（选择、判断）
1、地面复杂度描述的指标主要有：光谱频率、分维数、曲率、相似性、坡度等；其中坡度是描述地面复杂度最基本、最有效的指标。
2、参考下图，说明每个图所代表的采样策略。
沿等高线采样规则格网采样
剖面法采样渐进采样
选择性采样混合采样
3、DEM数据源的三大属性是数据分布、数据密度和数据精度。
三、问答题
1、叙述采样理论。假定某个地形曲面的纵断面为周期为正弦函数，请计算该段面上合理的采样间隔。
如果对某一函数g(x)间隔d进行采样，则高于1/2d的频率部分将不能通过数据采样的重建而恢复。也就是说，如果要想恢复重建表面，则函数的频率应小于或等于1/（2d）。
采样间隔应为：π
d
≤
DEM三大数据源的特征。
（1）地形图数据
主要通过等高线来描述地物高度和地形起伏。地形图数据覆盖范围广、比例尺系列齐全、获取经济，是各种尺度DEM主要数据。制作复杂，更新周期长，不能反映局部地形地貌变化。多为纸质，存在不同程度变形。
（2）遥感影像数据
1）航空影像：更新速度快，地形图测绘、更新的有效手段，也是获取大面积、高精度DEM最有价值数据源。2）卫星遥感影像：传统立体扫描仪所获得高程数据，精度较差，只适合小比例尺（1：100万）DEM生产。
3）高分辨率遥感影像（1m分辨率IKONOS）、合成孔径雷达干涉测量、激光扫描仪等新型传感器数据，是高精度、高分辨率DEM最有希望的数据，但价格昂贵。
（3）地面测量数据
GPS、全站议、经纬仪在野外获取观测地面点数据，精度较高，但工作量大，只适合小范围DEM数据获取。
第3讲DEM表面建模—格网DEM
一、填空题
1、地形起伏的空间自相关性是DEM内插的数理统计基础。
2、内插方法按内插范围可分为整体内插、分块内插、逐点内插。分块内插又包括线性内插、双线性内插、二元样条函数内插、多面函数法内插、最小二乘配置法内插、有限元法内插等。
二、问答题
评述几类内插方法
（1）一般说来，大范围内的地形比较复杂，用整体内插法若选取采样点个数较少时，不足以描述整个地形，而若选用较多的采样点则内插函数易出现振荡现象，很难获得稳定解。因此在DEM内插中通常不采用整体内插法。
（2）相对于整体内插，分块内插能够较好地保留地物细节，并通过块间一定重叠范围保持内插曲面的连续性。分块内插方法的一个主要问题是分块大小的确定。
（3）逐点内插方法计算简单，应用比较灵活，是较为常用的一类DEM内插方法。逐点内插方法的主要问题是内插点邻域的确定，它不仅影响到DEM内插精度，也影响到内插速度。
（4）各种内插方法在不同地貌地区和不同采点方式下有不同的误差。具体选择时，要考虑每种方法的适用前提及优缺点，同时考虑应用的特点，从内插精度、速度、计算量等方面选取合理的方法。
第4讲TIN建立
一、名词解释
1、TIN: 基于不规则三角网的数字高程模型（Based on Triangulated Irregular Network DEM，简写为Based on TIN DEM，简称TIN）.用一系列互不交叉、互不重叠的连接在一起的三角形来表示地形表面。
2、Delaunay三角网：有公共边的Voronoi多边形称为相邻Voronoi图，连接所有相邻Voronoi多边形的生长中心所形成的三角网称为Delaunay三角网。它是一个布满整个区域有互不重叠的三角网结构。
第5讲DEM可视化表达
名词解释
1、可视化（visualization）：是指运用计算机图形、图像处理技术，将复杂的科学现象、自然景观以及十分抽象的概念图像化，以便理解现象、发现规律和传播知识。
2、地形可视化：是在20世纪60年代以后随着地理信息系统的出现而逐渐形成的，主要研究基于DEM的地形显示、简化、仿真等内容，是计算机图形学的一个分支，属于科学计算可视化的范畴。
3、地形三维可视化：是将三维空间对象按某一规则变换到二维平面，为了使变换过的图形具有真实感，还须根据光源的位置和颜色、对象表面的形状和方位及光谱特性等计算画面每一点的颜色灰度，并选择合适的纹理贴附于对象表面。
二、填空
1、地形可视化经历了从简单到复杂、从低级符号到高级符号、从抽象到逼真的过程。
2、地形三维可视化方法有：立体等高线模型、三维线框透视模型、地形三维表面模型、地形三维景观模型等。
三、问答题
简述地形三维可视化的基本步骤。
（1）DEM三角形分割（TIN不需此步骤）；
（2）透视投影变换；
（3）光照模型；
（4）消隐处理；
（5）图形绘制和存储；
（6）地物叠加（添加纹理）。
第6讲DEM数据组织与管理
一、填空题
1、DEM数据模型包括镶嵌数据模型（不同大小、不同形状网络覆盖）、规则镶嵌数据模型（如正方形）、不规则镶嵌数据模型（如三角网）。
2、规则格网DEM数据结构包括：简单矩阵结构、行程编码结构、块状编码结构、四叉树数据结构。
3、TIN数据结构包括：面结构、点结构、点面结构、边面结构、
4、DEM数据库属空间数据库，DEM数据库的内容包括数据库结构设计、数据组织方法、元数据、数据库功能等。
第7讲DEM生产质量控制
一、名词解释
1、DEM质量控制：指DEM数据在表达空间位置、高程、时间信息这三个基本要素时所能达到的准确性。
2、随机误差：对同一目标，多次观测的结果会有不同，且没有任何规律性，所以称为随机误差。
二、填空题
1、DEM质量控制策略：减少数据采集时的误差引入；对采集到的数据作误差处理，以提高可靠性；减少表面建模时的误差引入。
2、不管采用何种采集方法，测量数据都包含误差，主要来自：（1）原始资料的误差；（2）采点设备的误差；（3）人为误差；（4）坐标转换误差.
3、DEM数据误差包括：系统误差、随机误差、粗差。研究的重点是偶然误差。
三、问答题
1、DEM质量检查的内容
（1）检查DEM原始的数学基础(投影/坐标系)；
（2）数据起止点坐标的正确性(范围)；
（3）原始数据质量（系统误差/随机误差/粗差）；
（4）高程值有效区间（插值会超出）；
（5）内插模型（选择是否恰当）
（6）产品质量（整体精度）
（7）元数据文件（描述是否准确）
第8讲DEM精度分析
名词解释
1、极限误差：通常以3倍中误差作为偶然误差的极限，并称为极限误差。
二、填空题
1、DEM误差就是数字地形表面建模过程中所传播的各种误差的综合。
2、DEM常用的精度描述指标是中误差、平均误差和标准差（公式）。
第9讲DEM的多尺度表达
名词解释
1、地图综合：同一地物在不同比例尺上所表达的细节是不一样的。通过一些诸如简化和有选择性省略的操作，从大比例尺地图中获得小比例尺地图，即地图综合。
二、填空题
1、地理空间中地理对象的图形表达，往往在欧氏空间进行。但是，欧氏空间中地理对象的放大和缩小，并不改变地理对象的尺度（比例尺）。
2、分辨率指地理对象基本测量单位的大小。反应的是对象的细节程度；而尺度则反映观测对象时，距离对象的远近。二者显然是不同的。
3、多尺度DEM的表达方法：层次结构（金字塔结构、四叉树结构）；表面综合。
4、我国目前上产的不同尺度的DEM有：1：100万，1：25万，1：5万，1：1万。
简述DEM多尺度表达的理论基础
根据人眼观察物体的规律，即人只能在一定的分辨率内观察物体，超出了这个分辨率，将看不到这个物体。Li和Openshaw(1993)提出了尺度变换自然规律：在一定的尺度中，如果基于空间变换的地理目标的大小低于最小规定尺寸，那么它就会被忽略而不再被表达。运用这个规律，忽略掉人眼不能看到的空间物体细节，进而可以得到不同分辨率（不同尺度）的DEM.
第10讲从DEM内插等高线
名词解释
1、二值等高线法：把具有相同等高距的高程等级用黑色和白色交替表示，定义黑白的交界线为等高线。这个等高线没有宽度。
2、边界等高线法：按照黑白二值法形成的等高线并没有宽度。如果要让等高线有宽度（一个栅格大小），并用黑色表示出来，可用边缘跟踪算法确定两个等级之间的交界线。
二、填空题
1、从格网DEM内插等高线的栅格方法有：二值等高线法、边界等高线法，另外还有：三色等高线法、高亮等高线法、高程灰阶等高线法、明暗等高线法、第11讲数字地形分析
名词解释
1、数字地形分析：人们习惯用等高线、纵剖面、坡度与坡向、汇水面积、填挖方、三维透视图等DEM的派生图形或数据来表达实际地形的各种特征。产生这些派生产品的过程称为数字地形分析。
曲面拟合法中坡度坡向的计算公式（正切值、角度值）。
2、基于格网DEM的地形特征提取方法：基于图像处理的方法、断面极值法、基于地形曲面流水物理模拟分析方法、基于地形曲面几何分析与流水物理模型模拟分析相结合的方法。
3、基于等高线的特征提取方法有：等高线曲率判别法、等高线垂线跟踪法、等高线骨架法、基于Voronoi图的骨架法。
4、可视性分析的基本用途有：可视查询、可视域计算、水平可视计算。
三、问答题
1、假定某一区域无洼地DEM如图（a）。
78 72 69 71 58 49
74 67 56 49 46 50
69 53 44 37 38 48
64 58 55 22 31 24
68 61 47 21 16 19
74 53 34 12 11 12
（a）
（1）按照D8算法进行方向编码；并用箭头标出每个格网的水流方向（可用简单的落差值判断）。
78 72 69 71 58 49
(b)
（2）按照方向编码，填写该格网DEM 水流方向矩阵。
2 2 2 4 4 8 2 2 2 4 4 8 1 2 2 4 8 4 128 128 1 2 4 8 2 2 1 4 4 4 1
1
1
1
4
16
(c)
(3)假定每个格网的降雨均为1个单位，根据水流方向矩阵，填写水流累积矩阵（可以通过指向某个格网的箭头总数确定，一个箭头表示1个水流量）
0 0 0 0 0 0 0 1 1 2 2 0 0
3
7
5
4
74 67 56 49 46 50 69 53 44 37 38 48 64 58 55 22 31 24 68 61 47 21 16 19 74
53
34
12
11
12
0 0 0 20 0 1
0 0 0 1 24 0
0 2 4 7 35 1
(d)
第12讲DEM应用
一、问答题
1、举例说明DEM在工程、军事、测绘等方面的应用。
（1）在工程中的应用：水库面积、库容计算
其实质是填方分析。
1）首先构建库区的TIN；
2）以TIN为基础，绘制库区的等高线图，用等高线表示不同的水位；
3）将封闭的等高线作为约束条件，使用替代多边形方法，用每条等高线的高程填充封闭多边形，构建约束TIN;
4）以库区原始TIN和某个约束TIN为基础，进行填挖（cut/fill）分析，即可得出某高程上水库的水面面积（area）和库容（volume）.
5）以上面的计算为基础，还可以绘制水库水面面积与库容的关系曲线图。（2）在军事中的应用
1）虚拟战场
虚拟战场是数字化基础上由计算机上成的另一类战场，是虚拟的，但人可以化身的形式“进入”。DEM可以导出为虚拟建模语言支持的文件形成，为构建虚拟战场提供地理环境数据。在虚拟战场中，可以模拟敌我双方在各种情
况下的战术行为，演变出千变万化的战场态势，达到训练战术指挥员指挥能力和战斗员的作战技能的目的。
2）其他军事工程
a飞行员模拟飞行:在虚拟环境下，飞行员真实感受飞行的效果和外部环境的变化，达到节约经费、提到飞行经验、尽快适应实战的目的。
b 导弹飞行模拟、雷达基站选址、岗哨设置等，都需要在DEM创建的三位环境下进行。
(3)遥感和制图中的应用
1）单片修侧用于制作正射影像
在遥感图像几何畸变的诸多影响因素中，遥感性能、卫星姿态可用相关参数纠正。而地形起伏对影像的影响非常显著。需要在地面实测控制点，建立散点DEM，与遥感影像叠加进行几何纠正。
2）遥感数字图像定量解译：
因为地物光谱特性往往存在”同物异谱”或“同谱异物”的现象，因此仅仅依靠象元灰度值解译会出现很大偏差。将同一地区的DEM与正射影像叠加，可提高判读的精度，因为地物的分布往往与地形起伏有关。
3）在数字制图中的应用
从DEM可以派生出很多地图产品，如平面等高线地形图、立体等高线图、坡度图、坡向图、纵横断面图、三维立体透视图（TIN边显示方法）、三维立体彩色图，还可以通过通过山体阴影分析，产生晕渲图（不同灰度值表示）。
（4）地质灾害分析
以山体滑坡为例。滑坡是世界范围内的地质灾害，每年造成大量的经济损失。其发生与地质、地貌、气象、土壤、土地利用、地下水位等诸多因素有关。其中地形因素如海拔、坡度、坡向等可从DEM获取。通过将经常发生滑坡的区域分布图与多因素分布图进行叠加分析，可以分析各因子与滑坡的关系。
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数字高程模型期末复习资料 第一章 1.高程用来描述地形表面的起伏形态，传统的高程模型是等高线，其数学意义是定义在二维地理空间上的连续曲面函数，当此高程模型用计算机来表达时，称为数字高程模型。 2.数字高程模型的定义为：数字高程模型是对二维地理空间上具有连续变化特征地理现象通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟－－模型化表达和过程模拟，Digital Elevation Model，简称DEM。 3.数字地面模型是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X、Y、Z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示。 4.DEM和DTM的关系：DEM是DTM的子集，是DTM最基本的部分；20世纪60年代出现了地理信息系统的概念，其含义包括了DTM，在概念上取代了DTM。DTM提出后，其实际发展和应用中的内涵还主要局限于DEM，故二者的名称混淆使用，主要表示的都是DEM的概念。 5.数字地形表达的方式可以分为两大类：数学描述和地形描述 (1)数字描述：全局：傅立叶级数；多项式函数 局部：规则的分块函数；不规则的分块函数 （2）图形描述：点：不规则分布；规则分布；特征点 线：等高线；特征线；剖面图 面：影像；透视图；其他 6.模型是指用来表现其他事物的一个对象或概念，是按比例缩减并转换到我们能够理解的形式的事物本体。 7.模型可以分为三种不同层次：概念模型，物质模型，数学模型。 8.概念模型是基于个人的经验与知识在大脑中形成的关于状况或对象的模型。 9.物质模型通常是一个模拟的模型，如橡胶，塑料或泥土制成的地形模型。 10.数字模型一般是基于数字系统的定量模型。包括函数模型和随机模型。 11.数字模型的优点：1他是理解现实世界和发现自然规律的工具。2提供了考虑所有可能性，评价选择性和排除不可能性的机会。3帮助在其他领域推广后应用解决问题的结果。4帮助明确思路，集中精力关注问题重要的方面。5使得问题的主要成分能够被更好的观察，同时确保交流，减少模糊，并改进关于问题一致性看法的机会。 12.模型的评价：1精确性2描述的现实性3准确性4可靠性5一般性6成效性 13.数字高程模型的类型 (1)按结构分类（按其数据组织方式） 基于面单元的DEM；基于线单元的DEM；基于点的DEM (2)按连续性分类（从数学角度考察DEM模型连续性、一阶导数及高阶导数等的连续情况） 不连续型DEM；连续不光滑DEM；光滑DEM (3）按范围分类 局部DEM；地区DEM；全局DEM 14.数字高程模型的系统结构 数字高程模型的理论和技术由数据采集、数据处理和应用三部分组成。这三部分
2015~2016学年第二学期《数字地面模型》研究生试题 一、 DEMs的内插方法主要分为哪几类？请论述每类内插方法的适 用范围与特点。实际使用中应考虑那些因素合理使用这些内插 方法。 答：(1)DEMs的内插方法主要分为整体内插、分块内插、单点内插及剖分内插。 (2)整体函数内插法的优点是：易于理解，简单地形特征因为参考点比较少，选择低次多项式来描述就可以了。但当地貌复杂时，需要增加参考点的个数。 缺点是虽然选择高次多项式固然能使数学面与实际地面有更多的重合点，但由于多项式是自变量幂函数的和式，参考点的增减或移位都需对多项式的所有参数做全面调整，从而参考点间会出现难以控制的振荡现象，使函数极不稳定。因此在DEM内插中通常不采用整体内插法。 (3)分块内插是把参考空间分成若干分块，对各分块使用不同的函数。这时的问题是要考虑各相邻分块函数间的连续性问题。相对于整体内插，分块内插能够较好地保留地物细节，并通过块间重叠保持了内插面的连续性，是应用中较常选用的策略。分块内插方法的一个主要问题是分块的大小的确定。典型的局部内插有：线性内插、局部多项式内插、双线性多项式内插、样条函数内插等、多面叠加内插法、有限元法和最小二乘配置法等。 (4)逐点内插法是以待插点为中心，定义一个局部函数去拟合周围的数据点，数据点的范围随待插点位置的变化而移动，因此又称移动曲面法。具体有移动拟合法、加权平均法和Voronoi图法。逐点内插应用简便，但计算量较大。其关键问题在于内插窗口域的确定。这不仅影响到内插的精度，还关系到内插速度。Voronoi图的点内插算法，这被认为是目前较好的一类逐点内插法。 (5)各种内插方法在不同的地貌地区和不同采点方式下有不同的误差。应用时要根据各方法的特点，结合应用的不同侧重，从内插精度、速度等方面选取合理的最优的方法。 二、简述利用DEM计算挖填土方量的计算方法。
武汉大学2005～2006 学年上学期 《摄影测量基础》试卷（A） 学号：姓名：院系：遥感信息工程专业：遥感科学与技术得分： 一、填空题（20 分，每空1 分） 1、摄影测量中常用的坐标系有、、 、、。 2、解求单张像片的外方位元素最少需要个点。 3、GPS 辅助空中三角测量的作用是。 4、两个空间直角坐标系间的坐标变换最少需要个和个地面控制点。 5、摄影测量加密按平差范围可分为、和三种方法。 6、摄影测量的发展经历了、和三个阶段。 7、恢复立体像对左右像片的相互位置关系依据的是方程。 8、法方程消元的通式为N i ,i +1 = 。 二、名词解释（20 分，每个4 分） 1、内部可靠性： 2、绝对定向元素： 3、像主点： 4、带状法方程系数矩阵的带宽： 5、自检校光束法区域网平差： 三、简答题（45 分，每题15 分） 1、推导摄影中心点、像点与其对应物点三点位于一条直线上的共线条件方程，并简要叙述其在摄影测量中的主要用途。 2、像片外方位元素的作用是什么？用图示意以y 轴为主轴的航摄像片的外方位元素。 3、如果拥有一套POS 系统，你打算如何用其快速确定地面点的三维坐标（简要叙述基本思想
和具体解算过程）？
四、综合题（15 分） 设某区域由两条航线组成（如图 1 所示），试根据光束法区域网平差原理回答下列问题： ① 当控制点无误差时，观测值个数 n 、未知数个数 t 、多余观测数 r ； ② 按最小带宽原则在图 a 中标出像片排列顺序号并求出带宽； ③ 在图 b 中绘出改化法方程系数矩阵结构图(保留像片外方位元素)。 像片号 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ① 1 2 ② ③ ④ 5 6 ⑤ ⑥ 3 4 ⑦ 平高地面控制点 ⑧ 高程地面控制点 待定点 ⑨ （a ） （b ） 图 1
一、名词解释 1、像片比例尺：像片上的线段l与地面上相应线段的水平距L之比。 2、绝对航高：摄影物镜相对于平均海平面的航高，指摄影物镜在摄影瞬间的真实海拔高度。 3、相对航高：摄影物镜相对于某一基准面的高度 4、像点位移：一个地面点在地面水平的水平像片上的构象与地面有起伏时或倾斜像片上构象的点位不同，这种点位的差异称为像点位移 5、摄影基线：航线方向相邻两个摄影站点的空间距离 6、航向重叠：同一航带内相邻像片之间的影像重叠称为航向重叠 7、旁向重叠：两相邻航带像片之间也需要有一定的影像重叠，这种影像重叠称为旁向重叠 8、像片倾角：摄影瞬间摄影机物镜主光轴偏离铅垂线的夹角 9、像片的方位元素：确定摄影瞬间摄影物镜（摄影中心）与像片在地面设定的空间坐标系中的位置与姿态的参数，即确定这三者之间相关位置的参数。 10、像片的内方位元素：确定摄像机的镜头中心相对于影像位置关系的参数 11、像片的外方位元素：确定影像或摄影光束在摄影瞬间的空间位置和姿态的参数 12、相对定向元素：确定像对中两像片之间相对位置所需的元素 13、绝对定向元素：确定单张像片或立体模型在地面坐标系中方位和大小所需的元素 14、单像空间后方交会：利用影像覆盖范围内一定数量的控制点空间坐标与影像坐标，根据共线条件方程，反求该影响的外方位元素，这种方法称为单幅影像的空间后方交会 15、空间前方交会：由立体相对左右两影像的内、外方位元素和同名像点的影像坐标量测值来确定该点的物方空间坐标（某一暂定三维坐标系统里的坐标或地面量测坐标系坐标），称为立体像对的空间前方交会 16、双像解析摄影测量：按照立体像对与被摄物体的几何关系，以数学计算方式，通过计算机解求被摄物体的三维空间坐标的方法，称为双像解析摄影测量。 17、空中三角测量：利用航摄像片与所摄目标之间的空间几何关系，根据少量像片控制点，计算待求点的平面位置、高程和像片外方位元素的测量方法18、POS：机载定位定向系统POS是基于全球定位系统GPS和惯性测量装置IMU的直接测定影像外方位元素的现代航空摄影导航系统，可用于在无地面控制或仅有少量地面控制点情况下的航空遥感对地定位和影像获取。 19、影像的灰度：规则格网排列的离散阵列 20、数字影像的重采样：当欲知不位于矩阵（采样）点上的原始函数个（x,y）的数值时就需要进行内插，此时称为重采样 21、影像匹配：影像匹配即通过一定的匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点的过程。 22、核线相关：利用立体像对左、右核线上的灰度序列进行的影像相关 23、像片纠正：通过投影转换，将倾斜像片变换成规定比例尺水平像片的作业
2.操作尺度：对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度 3.地理网格：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。 数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 4.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 5.对象模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作为独立的对象分布在该空域中。 6.地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。 7. 拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。 8.空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。 9.影像金字塔结构：在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构。 10.空间索引：依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一定的顺序排列的一种数据结构。 11.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。 12.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。13.栅格数据的追踪分析：对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。 14.数字高程模型：是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，高程数据通常采用绝对高程。 15.数字地形分析：是指在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。 二、填空题 1、地理空间数据的概念模型分为：对象模型、场模型、网络模型。
北京大学1998～2006 外加一无年份北大遥感与GIS研究所某年《地理信息系统》期末考试试题 一、概念题（5×8＝40） 1. 矢量结构 2. 栅格结构 3. Overlay 4. Buffer 5. DEM 6. 地图综合 7. 拓扑结构 8. OpenGIS 二、简答题（15×4＝60） 1. 简述地图投影的基本原理 2. 简述GIS工程中的文档种类及作用 3. 简述GIS栅格数据结构的三种组织方式 4. 简述GIS系统的软硬件构成 北京大学1998年研究生入学考试试题 一、名词解释（4×5） 1、空间分析函数 2、GPS 3、四叉数编码 4、信息系统 5、OpenGIS 二、简答题（4×10） 1、空间指标和空间关系量测的主要内容 2、矢量多边形面积的快速算法（要求附框图） 3、DEM、DTM的概念及其获取方法 4、由栅格数据向矢量数据的转换的方法。 三、综合分析题（2×20） 1、地理信息系统的意义、特点与发展趋势 2、地理信息系统的信息源与输入方法 北京大学1999年研究生入学考试试题 一、名词解释（10×4） 1、数字地球 2、矢量结构 3、栅格数据 4、拓扑关系 5、缓冲区分析（buffer） 6、多边形覆盖分析（overlay） 7、数字高程模型（DEM） 8、三角法（TIN） 9、元数据（Metadata）10、高斯——克吕格投影 二、简答题（5×8） 1、简述地理信息系统中主要有哪些空间分析方法。 2、简述地图投影的基本原理 3、简述栅格数据的数据组织方法 4、简述地理信息系统的主要软硬件组成 5、简述地理信息系统工程的三维结构体系 三、论述题（20）试论GIS项目中文档管理的意义及文档的类型（主要有那些文档）？ 北京大学2000年研究生入学考试试题 一、概念题（8×5） 1、国家信息基础设施 2、空间对象（实体） 3、拓扑结构 4、元数据（Metadata） 5、层次数据库模型 6、GIS互操作 7、四叉树编码 8、空间索引 二、简述题（5×8） 1、简述栅格数据结构的三种数据组织方法 2、简述地理信息系统数据采集的方法及特点 3、简述高斯——克吕格投影的特点5、简述地理信息系统空间数据的误差来源 三、论述题（20）试论网络GIS的技术特点及尚需解决的问题 北京大学2001年研究生入学考试试题 一、概念题（任选五题，5×4） 1、空间对象 2、拓扑空间关系 3、地理空间中栅格表达方法 4、四叉树编码 5、空间数据质量 6、缓冲区分析 二、简述题（4×10） 1、地理信息系统的组成 2、矢量、栅格、DEM数据结构的优缺点分析 3、属性数据库的数据模型 4、空间数据的内插方法
地理信息系统试题 一、名词解释 1.地理信息系统：是在计算机硬、软件系统支持下，对现实世界（资源与环 境）的研究和变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特性的属性进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。 2.操作尺度：对空间实体、现象的数据进行处理操作时应采用最佳尺度，不 同操作尺度影响处理结果的可靠程度或准确度 3.地理网格：是指按一定的数学规则对地球表面进行划分而形成的网格。 数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 4.数据模型：对现实世界进行认知、简化和抽象表达，并将抽象结果组织成 有用、能反映形式世界真实状况数据集的桥梁。 5.对象模型：将研究的整个地理空间看成一个空域，地理现象和空间实体作 为独立的对象分布在该空域中。 6.地图数字化：根据现有纸质地图，通贯手扶跟踪或扫描矢量化地方法，生 产出可在技术机上进行存储、处理和分析的数字化数据。 7. 拓扑关系：图形在保持连续状态下的变形但图形关系不变的性质。 8.空间数据结构：对空间逻辑数据模型描述的数据组织关系和编排方式。 9.影像金字塔结构：在同一的空间参照下，根据用户需要以不同分辨率进行存 储与显示，形成分辨率由粗到细，数据量由小到大的金字塔结构。 10.空间索引：依据空间对象的位置和形状或空间对象之间的某种空间关系按一 定的顺序排列的一种数据结构。 11.空间数据查询：其属于空间数据库的范畴，一般定义为从空间数据库中找 出所有满足属性约束条件和空间约束条件的地理对象。 12.空间分析：以地理事物的空间位置和形态特征为基础，异空间数据运算、 空间数与属性数据的综合运算为特征，提取与产生新的空间信息的技术和过程。 13.栅格数据的追踪分析：对于特定的栅格数据系统，有某一个或多个起点，按照一定的追种法则进行追踪目标或者追踪的空间分析方法。
数字高程模型 实验讲义 南阳师范学院环旅学院 地理信息系统教研室编 2011年2月
前 言 Miller于1958年提出首次提出了数字高程模型（Digital Elevation Model，DEM）的概念。经过40多年的发展，DEM的诸多基础理论问题都得到了深入的研究，基于DEM的数字地形分析理论与方法体系正在形成，DEM在许多领域的工作中得到了成功应用。DEM已成为各类GIS数据库的核心数据之一。国家测绘部门将DEM作为国家空间数据基础设施（National Spatial data Infrastructure，NSDI）的重要建设项目之一。在理论研究方面，DEM的不确定性、DEM的尺度效应、DEM的地学分析、基于DEM的数据挖掘都取得了很大的突破。在应用方面，也从一般的地形因子提取、支持三维漫游等简单应用向更多样的形式、更广泛的领域发展。可以说，DEM所代表的已经不仅仅是一种记录海拔的空间数据，更代表着一种地学处理的方法。 适应于学科发展和实践需要，各高等院校的有关专业，特别是地理信息系统、空间信息与数字工程、测绘工程等专业都纷纷将数字高程模型作为本科和研究生课程。我学院办有地理信息系统和测绘工程等专业，数字高程模型一直是此二专业的重要课程。在多年教学经验的基础上，我们编写了本实验讲义，供地理信息系统专业、测绘工程专业的本科教学使用。本实验讲义中，以验证、探索理论知识和传授技能作为基础目标，另外还注重意识和能力的培养。当代教育理论认为，如果说知识和技能是人才素质的基础，意识则决定了运用知识和技能的动机，能力则是运用知识和技能的方法。当代地学人才不仅需要具有充足的专业知识和技能，而且应该具备一系列意识和能力。虽然，高校通常设置培养意识和能力的公共课程；但是，专业课教学也应该将其作为教学目标之一。这样以来，可以根据专业课程的特点有目的地培养特定的意识和能力。本课程所涉及的意识和能力主要包括科学精神、团队意识、创新能力和统合能力等。 本讲义共7个实验，需要16个实验课时。实验类型包括基础型、综合型和设计型。每个实验都有明确的实验目的，有实验原理的详细介绍，实验过程中的必要之处作了解释和提示。实验后安排了思考题，要求学生们通过在实验中的探索来回答这些问题，有助于学生更好地理解和掌握DEM的理论和方法。
《数字高程模型》 第1讲概论 一、名词解释 1、数字高程模型（DEM）：通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说，地形表面的数字化表示。Digital Elevation Model，缩写DEM.。 二、填空（选择、判断） 1、地形表达的历史演进过程，经历了象形绘图法、写景法、等高线地形图、地貌晕渲图、航空摄影图像、遥感图像、数字地形表达等7个阶段。 2、DEM按结构分类包括：基于面元的DEM、基于线单元的DEM、基于点的DEM； 按连续性分类，包括：不连续DEM、连续但不光滑DEM(逐点内插的格网DEM、TIN)、光滑DEM（样条函数内差的格网DEM）;按范围分类，局部DEM、区域DEM、全局DEM。 三、问答题 1、DEM的特点。 （1）容易用多种形式显示地形信息。地形数据经计算机处理后能产生不同比例尺的纵横断面图与立体图，而常规地图一旦制作形成，比例尺不容易改变，绘制其他的地形图需要人工处理； （2）精度不会损失，没有载体变形的问题； （3）容易实现自动化、实时化。将修改信息直接输入计算机，软件处理后生成各种地形图。 （4）快速计算、获取DEM分辨率范围内的高程数据。 2、在ArcGIS中，如何通过纸质等高线地形图生成不同形式的DEM。 （1）纸质等高线地形图扫描； （2）在ArcMap中配准（选取投影和坐标系）； （3）等高线地形图矢量化并给每条等高线赋以属性值（高程）； （4）运用Arctoolbox—Convertiontools—features to raster工具将矢量线转化为栅格线（每个栅格的值为高程）； （5）在ArcScence中，运用convert—raster to feature将栅格线转化为矢量点数据文件； （6）在ArcScence中，运用3Danalyst—inpolate to raster—Idw进行差值；（7）三维显示（在属性表中设置高程）； （8）在ArcScence中，运用3Dannlyst—convert—raster to Tin 转化为TIN。第2讲数据获取 一、填空（选择、判断） 1、地面复杂度描述的指标主要有：光谱频率、分维数、曲率、相似性、坡度等；其中坡度是描述地面复杂度最基本、最有效的指标。
1、DEM概念:(1)狭义概念：DEM是区域地表面海拔高程的数字化表达。 (2)广义概念：DEM是地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达。 (3)数学意义：DEM是定义在二维空间上的连续函数H=f(x,y) 2、数字高程模型的特点:精度恒定性，表达多样性，更新实时性，尺度综合性 3、DEM与DTM的区别：DEM以绝对高程或海拔表示的地形模型；DTM泛指地形表面自然、人文、社会景观模型 4、数字高程模型的系统结构与功能：数据采集，数据处理，应用三部分，DEM模型建立，DEM模型操作，DEM分析，DEM可视化，DEM应用。 5、DEM形成过程：1.通过采样点的建模和内插生成3.进行数据的组织与管理4.生成相应的地形坡面因子5.二维可视和三维可视6.不确定分析和表达(DEM精度) 6、DEM数据模型：认知角度基于对象的模型、基于网络的模型、基于场的模型 表达角度矢量数据模型、镶嵌数据模型、组合数据模型 7、DEM数据结构：1、规则格网DEM数据结构 a. 简单矩阵结构 b. 行程编码结构 c. 块状编码结构 d. 四叉树数据结构 2、不规则三角网DEM数据结构 8、TIN数据结构：面结构，点结构，点面结构，边结构，边面结构 9、DEM数据源特征：（1）数据源：地形图 ?特点：现势性（经济发达地区往往不满足现势性要求）、存储介质、精度：比例尺、等高线密度、成图方式有关 （2）数据源：航空、遥感影像 现势性好：获取速度快、更新速度快、更新面积大（大范围DEM数据的最有价值来源）相对精度和绝对精度低的遥感影像：Landsat—MSS、TM传感器、SPOT 高分辨率遥感图像：1米分辨率的米QUICKBIRD （3）数据源：地面测量 用途：公路铁路勘测设计、房屋建筑、场地平整、矿山、水利等对高程精度要求较高的工程项目 缺点：工作量大，周期长、更新十分困难，费用较高 （4）数据源：既有DEM数据覆盖全国范围的1:100万、1:25万、1:5万数字高程模型10、采样的布点原则： 1）沿等高线采样：地形复杂沿等高线跟踪的方式进行数据采集;在平坦的地区，则不宜沿等高线采样 2）规则格网采样:规定X和Y轴方向的间距来形成平面格网，量测这些格网点的高程。
单项选择题： 1.地理信息系统形成于20世纪：（B ） A．50年代 B．60年代 C.70年代 D.80年代 2．地理信息区别与其他信息的显著标志是（ D ） A．属于属性信息 B．属于共享信息 C．属于社会经济信息 D．属于空间信息 3.对一幅地图而言，要保持同样的精度，栅格数据量要比矢量数据量（ A ） A．大 B.小 C.相当 D.无法比较 4.有一点实体其矢量坐标为P（9.5，1 5.6），若网格的宽与高都是2，则P 点 栅格化的行列坐标为：（ B ） A. P（5，8） B.P（8，5） C. P（4，7） D. P（7，4） 5.“3S”技术指的是：（ A ） A．GIS、RS、GPS B．GIS、DSS、GPS C．GIS、GPS、OS D．GIS、DSS、RS 6.地理决策问题属于：（ B ） ．半结构化决策结构化决策 BA． ．以上都不是．非结构化决策 DC（ D ） 7.对数据文件操作，进行数据记录的交换都要经过： ．缓冲区．GIS软件 D．软盘 A B．用户区 C（ C 获取栅格数据的方法 有：） 8. ．屏幕鼠标跟踪数字化法 A．手扶跟踪数字化法 B C．扫描数字化法 D．人工读取坐标法（9.矢量结构的特点是： A ） B．定位明显、属性明显A．定位明显、属性隐含．定位隐含、属性隐含C．定位隐含、属性明显 D（ 10.下列栅格结构编码方法中，具有可变分辨率和区域性质的是 D ） B．链码 A．直接栅格编码．四叉树编码 D C．游程编码（ B 11.带有辅索引的文件称为：） ．倒排文件 B A．索引文件．随机文件 C．顺序文件 D（中组织属性数据，应用较多的数据库模型是： A ） 12.在GIS A．关系模型 B．层次模型．混合模型 C．网状模型 D（ C ）下列属于13.GIS输入设备的是：．显示器 C A．主机 B．绘图机．扫描仪 D（14.质心量测可用于： D ） B．缓冲区分析．人口变迁分析 A ．人口分布 C．人口预测 D （15.用数字化仪数字化一条折线，合适的操作方式为： A ） ．连续流方式．开关流方式 A．点方式 B C D．增量方式（ D 在数据采集与数据应用之间存在的一个中间环节是：） 16. ．数据变换 C D．数据处理．数据压缩数据编辑．A B（ 17.“二值化”是处理何种数据的一个技术步骤： A ） D．属性数据．关系数据．矢量数据扫描数据．A B C（ D ） 18.对于离散空间最佳的内插方法是： B．局部内插法．整体内插法 A D．移动拟合法．邻近元法 C ：DEM下列给出的方法中，哪项适合生 成19.） A （．多边形环路法 B．等高线数字化法 A． C．四叉树法 D．拓扑结构编码法 20.提取某个区域范围内某种专题内容数据的方法是：（ C ） A．合成叠置 B．统计叠置 C．空间聚类 D．空间聚合
1.什么是DEM，DEM的特点 DEM定义： 简单来讲，DEM是通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟，或者说是地形表面形态的数字化表示。 ①从狭义角度定义：DEM是区域地表面海拔的数字化表达。 ②从广义角度定义：DEM四地理空间中地理对象表面海拔的数字化表达。 ③数字定义：区域的采样点或内插点按某种规则连接成的面片的集合。 DEM特点： ①精度的恒定性DEM采用数字媒介，从而能保持原有精度，另外通过DEM进行生产，输出图件的精度可得到控制。 ②表达的多样性可产生多种比例尺的地形图、剖面图、立体图、明暗等高线图；通过纹理映射、与遥感影像数据叠加，还可逼真的再现三维地形景观。 ③更新的实时性DEM由于是数字的，增加或修改的信息只在局部进行，并且由计算机自动完成，可保证地图信息的实时性。 ④尺度的综合性较大比例尺、较高分辨率的DEM自动覆盖较小比例尺、较低分辨率的DEM所包含的内容。 2.DEM研究内容 ①地形数据采样 ②地形建模与内插 ③数据组织与管理 ④地形分析与地学应用 ⑤DEM可视化 ⑥不确定性分析和表达 3.格网DEM结构特点和数据组织形式 ①基本数据结构 数据头——定义DEM西南角起点坐标、坐标类型、格网间距、行列数、最底高程以及高程方法系数等内容 数据体——按行或列分布记录的高程数字阵列 ②数据压缩：二进制存储高程放大系数、高程平移系数数字图象压缩算法 ③DEM金字塔
4.DEM组成部分，简述每部分的内容。 ①DEM建立 地形高程数据通过地形图数字化、影像数据、野外（地面测量）等方式获取。 实现地形表面的重建，主要的地形表达有三类：数学描述、图形表达、图像表达。 ②DEM操作：DEM操作内容包括编辑处理、滤波、合并、拼接、叠加以及不同格式DEM 之间的相互转换。 ③DEM分析：基本地形信息主要包括坡度、坡向、地表粗糙度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率等地形描述因子；复杂地形分析包括可视区域分析、地形特征提取、水系特征分析等。 ④DEM可视化 从内容上讲，DEM可视化包括二维和三维地形可视化。 从技术角度，地形可视化有静态可视化和交互是动态可视化两种。 ⑤DEM应用 高程内插、拟合曲面内插、剖面线计算、等高线内插、可视区域分析、面积体积计算、坡度坡向曲率计算、晕渲图 5.对比分析格网DEM和TIN优缺点 规则格网DEM 不规则三角网TIN 优点：简单的数据存储结构 与遥感影像数据的相合性 良好的表面分析功能优点：较少的点可获取较高的精度可变分辨率 良好的拓扑结构 缺点：计算效率较低 数据同于 格网结构规则缺点：表面分析能力较差 构建比较费时 算法设计比较复杂
苏-工测-23(369172425) 20:12:21 82. 在扩散法中，当多边形边界栅格确定后，寻找多边形中的一个栅格作为种子点，然后向（）个方向扩散。 A．4 B．6 C．8 D．10 苏-工测-23(369172425) 20:13:37 答案：【A】解析：详见《地理信息系统教程》第112 页。面（多边形）的栅格化方法：①内部点扩散法；②扫描法；③边填充算法。 苏-工测-23(369172425) 20:14:17 A．射线法B．扩散法C．边界点跟踪法D．骨架法 苏-工测-23(369172425) 20:15:41 答案d 苏-工测-23(369172425) 20:15:52 84. 遥感影像应与GIS 的空间数据在同一数据基底下配准，对于1:25 万数据而言，配准误差不应大于图上（）mm。 A．0. 1 B．0. 2 C．0. 3 D．0. 4 苏-工测-23(369172425) 20:17:55 答案b
苏-工测-23(369172425) 20:17:57 85. 下列关于数据库系统的叙述中正确的是（）。 A．数据库系统减少了数据冗余 B．数据库系统避免了一切冗余 C．数据库系统中数据的一致性是指数据类型的一致 D．数据库系统比文件系统能管理更多的数据 苏-工测-23(369172425) 20:19:35 答案：【A】解析：数据库系统减少了数据冗余，是唯一正确的说法。 苏-工测-23(369172425) 20:19:43 86. 在城市地理信息系统的数据库设计阶段，对于确定的数据模型，应用（）定义实体 之间的关系。 A．E–R 图B．层次图C．结构图D．HIPO 图 苏-工测-23(369172425) 20:20:52 a 苏-工测-23(369172425) 20:20:54 87. 建立空间要素之间的拓扑关系属于（）。 A．空间分析B．图形分析C．空间查询D．地图整饰 苏-工测-23(369172425) 20:22:14 答案：【A】解析：空间分析是基于地理对象的位置和形态的空间数据的分析技术，其目的在于提取和传输空间信息。空间分析主要内容：①空间位置，借助于空间坐标系传递空间对象的定位信息，是空间对象表述的研究基础，即投影与转换理论；②空间分布，同类空间对象的群体定位信息，包括分布、趋势、对比等内容；③空间形态，空间对象的几何形态；
一、名词解释： 1 、影像匹配： 【答】 通过一定的匹配算法在两幅或多幅影像之间识别同名点，如二维影像匹配中通过比较目标区和搜索区中相同大小的窗口的相关系数，取搜索区中相关系数最大所对应的 窗口中心点作为同名点； 2、金字塔影像： 【答】对二维影像进行低通滤波，并逐渐增大采样间隔，形成的影像像素数依次减少的影像序列; 3、立体正射影像对： 【答】由正射影像和通过该正射影像生成的立体匹配片两者组成的立体相对； 4、同名核线： 【答】同一核面与左右影像相交形成的两条核线，其中核面指物方点与摄影基线所确 定的平面； 5、立体透视图： 【答】运用透视原理和一定的数学模型（共线方程）将物方具有三维信息的点转换到指定的平面上，并通过消影处理获得立体透视效果。 二、简答题： 1、以图1所示数字高程模型矩形格网为例,请说明图1中所画等高线的跟踪 过程.如果有特征线存在,应该如何处理? 2、地形特征线的处理： 地形特征线是表示地貌形态、特征的重要结构线，在等高线绘制过程中必须考虑地形特征线以正确表示地貌形态，在跟踪等高线时应注意：（1）、若在某一条格网边上由地形特征线穿过，必须特征线与格网线的交点与相应的格网点内插等高线点，而不能直接用格网点内插等高线； （2）当等高线穿过山脊线（山谷线）时，还必须在山脊线（山谷线）上补插等高线点；（3）当等高线遇到断裂线或边界时，等高线必须断在断裂线或边界线
上； 1、图2是一幅SPOT影像，当影像的外方位元素和DEM已知时，如何制作正 射影像，请说明其原理过程，并指出与框幅式的航空影像制作正射影像算法的相同和不同之处。 对于SPOT影像，当外方位元素和DEM已知识，可采用直接法和间接法结合 的方法制作正射影像： 由于SPOT影像是线阵扫描式影像，每一条影像的外方位元素都不同，在采用正解法或反解法制作正射影像时都存在迭代求解的过程，框幅式航空影像是点投影式影像，整幅影像的外方位元素唯一，制作正射影像采用反解法时无需迭代；另一方面SPOT影像可采用多项式纠正的方法来制作正射影像，而多项式纠正法则不适合于框幅式航空影像制作正射影像； 两者在制作正射影像时都存在通过原始影像内插、重采样来获得每一个地面元所对应的影像坐标及其灰度值，以构成正射影像的过程； 3.“相关系数最大”影像匹配、基于物方的VLL法影像匹配和最小二乘法影像匹配的相同点及差别是什么？ “相关系数最大”影像匹配是指在左影像上以目标点为中心选取一定大小的区域作为目标区，将右片同名点可能存在的区域作为搜索区，比较目标窗口和搜索区内同大 小窗口的灰度相关系数，将相关系数最大所对应的窗口的中心作为同名点。 基于物方的VLL法影像匹配是在待定点的地面平面坐标已知的情况下，通过共线方程和合理的高程设定值，解算其相应的像点坐标，通过比较不同高程所对应的像点的相关测度，取最大测度处的像点作为同名点，相应的高程作为物点的高程；最小二乘法影像匹配是指顾及影像的几何和辐射畸变并引入相应的变形蚕参数，同时按最小二乘的原则解求这些参数，将相关系数最大处的左片目标窗口采用坐标梯度加权平均作为目标点，右片同名点的位置由求得的几何参数计算而得；由上可知三种匹配算法的相同点：都是基于灰度的影像匹配，都用到了相关系数最大作为匹配的测度; 不同点：“相关系数最大”影像匹配是基于像方的，通过选定目标区窗口与搜索区中相应大小的窗口中相关系数系数最大的窗口中心点作为同名点，匹配精度与窗口大小、影像信噪比有关； “基于物方的VLL法”影像匹配是基于物方的，而且能直接确定物方点的空间三维坐标，将不同高程处所对应左右影像中的像点作为可能的匹配点，取相关系数最大处作为同名像点，同时也获得了物点的高程信息，匹配精度与步距dz、影像信噪比、匹配窗口大小有关； “最小二乘法”影像匹配是基于像方的，考虑了几何畸变、辐射畸变等系统误差，可灵活引入了各种参数和约束条件，匹配精度较高，可达子像素级，匹配点的位置左片通过窗口梯度加权平均而求得，右片由求得的几何参数计算而得，匹配精度与信噪比、影像的纹理结构有关。 1、什么是特征匹配？它与基于灰度的影像匹配有什么不同？结合课间编程实习内容，请说明实现自动相对定向的方法原理和关键技术 【答】特征匹配是指通过分别提取左右片影像或多张影像的特征（点、线、面等
简述数字高程模型 一、数字高程模型定义 数字高程模型是将二维地理空间上具有连续变化特征地理现象通过有限的地形高程数据实现对地形曲面的数字化模拟。 二、数字高程模型的研究内容 数字高程模型研究内容包括地形数据采样、地形建模与内插、数据组织与管理、地形分析与地学应用、DEM可视化、不确定性分析和表达。 2.1数据组织与管理 DEM是按一定结构组织在一起的地形数据，数据结构的好坏直接涉及DEM对地形的重建精度。对于大规模的地形数据，需要通过数据库进行管理，数据库管理技术和空间索引技术是高效的数据查询、数据浏览、无缝漫游等的技术保证。 2.1.1DEM数据模型 空间数据模型是空间数据组织和空间数据库设计的基础。数字高程模型主要刻画具有连续变化的空间对象，属于基于场的镶嵌数据模型。镶嵌数据模型按照网格形状可分为规则镶嵌数据模型和不规则镶嵌数据模型。所谓规则镶嵌数据模型，就是用规则的小面块集合来逼近不规则分布的地形曲面。构造规则镶嵌模型的方法是：用数学手段将研究区域进行网格划分，把连续的地理空间离散为互不覆盖的网格，然后对网格单元附加相应的属性信息。不规则镶嵌数据模型是指用来进行镶嵌的小面块具有不规则的形状和边界。在DEM中，基于三
角形的不规则镶嵌模型又称为不规则三角网，TIN是DEM的主要表达形式。TIN与规则格网DEM显著不同之处在于TIN模型不需要维护模型的结构规则性，不但能灵活地随地形的复杂程度而改变格网单元大小，避免平坦地形的数据冗余，而且又能按地形特征点线如山脊点、山谷线、等表示地形特征。 2.1.2 DEM数据结构 规则格网DEM数据结构为简单矩阵结构、行程编码结构、块状编码结构、四叉树数据结构。与网格DEM的规则数据阵列相比，不规则三角网DEM的数据结构要复杂得多。由于三角形的不规则型，三角形定义及其与相邻三角形的关系要显式地表达出来，这种结构需要两个文件：三角形顶点坐标文件和组成三角形三顶点文件。但是，上述这种结构简单但拓扑关系是隐含的，不利于TIN模型的检索与应用。因此围绕着拓扑关系的描述产生了多种TIN的数据结构：TIN的面结构、TIN的点结构、TIN的点面结构、TIN的边结构、TIN的边面结构。不同TIN结构的对比如表1。 表1 TIN结构的对比
1、什么是数字高程模型，它有什么特点？答：广义：地形表面形态的数字化表达狭义：有限的离散高程采样数据对地表形态的数字化模拟特点1）精度的恒定性2）表达的多样性3）更新的实时性4）尺度的综合性 2、简述数字高程模型的主要研究内容。答：1)地形数据采集；2)数据组织与地表建模，主要分为不规则格网DEM(TIN)和规则格网DEM (GRID)；3)精度分析与质量控制；4)可视化表达；5)应用与分析 3、试分析数字高程模型数据源及其特点 1)地面本身通过气压测高法、航空和测高仪等可获得精度要求不高的高程数据，以用于大范围高程要求不高的科学研究2)既有模拟/数字地形图a地形图现势性：纸质地形图制作工艺复杂、更新周期长，一般不能反映局部地形地貌的变化情况。b地形图存储介质：多为纸质存储介质导致地形图幅不同程度的变形。c地形图精度：不同的精度对应的等高线等高距、对地形的综合程度、成图方法各不同。3)航空/航天遥感影象航空/航天遥感影象的更新速度快，一直是地形图测绘和更新最有效、也是最主要的手段特点：遥感的几何畸变；遥感数据的增强处理；遥感数据的空间分辨率；遥感影像数据的解译与判读4)既有DEM数据4、简述数字高程模型数据采样中的基本布点方式及采样数据的属性。 基本布点方式：选择性采样、沿等高线采样、剖面法、规则格网采样、渐近采样、混合采样采样数据的三大属性：点的分布、密度、数据精度 5、目前主流的DEM数据采集方法有哪些？并对各方法进行对比分析。 1）从地面直接采集的方法全站仪数字采集、GPS采集(RTK方式)；精度非常高(cm)、效率低、成本高、适用于小范围区域（特别是工程应用）2）地形图数据采集方法精度与底图有关(图上0.1~0.3mm)、效率高、成本低、适用于国家范围内的中低精度DEM的数据采集3）摄影测量数据采集方法精度比较高(cm~dm)、效率高、成本比较高、适用于国家范围内的较高精度DEM的数据采集 6、DEM数据获取中的新技术和方法有哪些？答：1)合成孔径雷达干涉测量数据采集方法； 2）机载激光扫描数据采集；3）基于声波、超声波的DEM数据采集 7、简述GRID的结构特点与数据组织形式。 答：1）基本数据结构数据头——角点坐标、格网间距、行列数、坐标系统、高程基准、无数据区值、高程放大系数、高程平移系数、最小高程、最大高程、数据存储类型、方位角数据体——按行列顺序排列的格网点高程阵列2）数据压缩a二进制存储b高程放大系数、高程平移系数c数字图象压缩算法3）DEM金字塔 8、如何GRID数据进行压缩？答：1）行程编码结构：对于一幅DEM，常常在行或列方向上相邻若干个具有相同的高程值，因而从第一列开始在格网单元数值发生变化时该值以及重复个数。2）块状编码结构：采用方形区域作为记录单元，每个记录单元的初始值（行号、列号）、格网单元高程值和方形区域半径所组成的单元组。3）四叉树数据结构：首先把一个图幅等分成四个部分，逐块检查起栅格值若每个子区所有的栅格都含有相同值时，该块不在往下分，否则，该去在分成四个区域，如此递归下去，直到子区都含有相同值为止 9、简述TIN的存储结构和特点。答：在TIN模型中的基本元素有三角形顶点、边和面 基本元素间的拓扑关系：存在点与线、点与面、线与面、面与面的拓扑关系 基本数据结构：三角形顶点坐标文件和组成三角形三顶点文件 10、DEM表面建模中常用的函数模型有哪些？各适用于哪种类型的表面模型？ 线性内插：连续而不光滑双线性内插;局部光滑连续，整体不光滑 三次样条函数线性内插、双线性内插、三次样条函数是适合规则分布采样点的内插函数。
一、名词解释 1、智慧城市：指通过广泛采用物联网、云计算、人工智能、计算识别、数据挖掘、知识管理等技术，提高城市规划、建设、管理、服务的智能化水平，使城市运转更高效、更快捷、更低碳。 2、数字地球：是以计算机技术、多媒体技术和大规模存储技术为基础，以宽带网络为纽带，运用海量地球信息对地球进行多分辨率、多尺度、多时空的三维描述，并利用它作为工具来支持和改善人类活动和生活质量 3、组件GIS：是将GIS做成控件(COM或ActiveX)引入到其他集成开发环境(VC++,VB等)中，让用户在自己的软件中引入GIS对象实现GIS功能。 4、接入网（AN）：是本地交换机与用户之间的机线设备，通常包括用户传输设备、复用设备、数字交叉连接设备和网络/用户设备。 5、WebGIS技术：指基于Internet平台，客户端应用软件采用网络协议，运用在Internet上的地理信息系统。 6、物联网：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、机关扫描器等信息传感设备，按约定的协议，将任何物品与互联网相连，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术 7、LBS技术:即为地理位置服务，是一种整合Internet无线通信移动定位与GIS的技术，它通过移动终端和无线网络的配合来确定移动用户的实际地理位置，从而提供用户需要的与位置相关的信息服务。 8、蓝牙（blue tooth）：是一种短程无线连接标准，旨在取代信息服务之间的悠闲连接，实现电子设备之间的无线互连，以确保大多数常见的计算机和通信设备之间可以方便地进行无线通信。 9、波分复用技术网络：是基于波分复用技术的网络，波分技术是一种在一根光纤中能同时传输多个不同波长光信号的技术。 10、GPRS：指通用分组无线交换技术或通用分组无线服务，作为GSM电路交换系统技术的新型移动分组数据承载业务，将GPRS引入GSM电路交换系统移动通信网，允许GMS电路交换系统用户在分组转移模式瞎发送和接收数据，大大提高了数据传输效率。 11、网格：是构筑在互联网上的一组新兴技术，将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为科技人员和普通百姓提供更多的资源、功能和交互性。 12、数据压缩：在不丢失有用信息的前提下，缩减数据量以减少存储空间，提高其传输、存储和处理效率的一种技术方法。或按照一定的算法对数据进行重新组织，减少数据的冗余和存储的空间。 13、数据仓库：是支持管理决策过程的、面向主题的、集成的、稳定的、不同时间的数据集合，是网络数据库的管理系统及其应用系统。 14、空间数据仓库：是指支持管理和决策过程的、面向主题的、集成的、随时间变化的、持久的、具有空间坐标的地球数据的集合。 15、分布式计算：是利用网络把成千上万台计算机连接起来，组成一台虚拟的超级计算机，完成一台计算机无法完成的超大规模问题的求解。 16、中间件技术：是关于分布式环境中保证操作系统、通信协议、数据库等之间进行对话、互操作的软件系统的技术。 17、数据挖掘：是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的数据中，提