基于DEM的多分辨率水文特征提取

论文摘要

DEM栅格数据是表达地形高程信息的数字地形模型,因其包含丰富的地面高程信息,在通讯,测绘,气象,军事,土地规划等众多领域被广泛使用广泛使用。随着航空摄影测量技术和航天遥感技术的迅速发展,人们获取高分辨率DEM的途径越来越容易。然而在实际应用中,对高分辨率DEM进行数据处理时计算量大,容易产生数据冗余,且计算效率和数据显示对硬件要求高,在很多情况下需要生成较低分辨率的DEM。现有的多分辨率建模方法在降低DEM分辨率的过程中,由于对高程信息模糊计算,都存在一定程度上的地形特征缺失,由此得到的低分辨率DEM在进行水文特征提取时存在偏差,提取结果在实际应用中进行分析时会导致较大不良影响。为了改善这一状况,本文基于计算机图像技术对高分辨率DEM数据进行保特征的多分辨率水文特征提取,缓解降低DEM分辨率过程中,因地形特征缺失而导致的水文特征偏差的问题,为DEM数据的实际应用提供良好的支持。本文工作按照地形地貌对地形特征点进行分类,针对传统的断面极值法在提取高分辨率DEM地形特征时存在的问题,提出了一种改进的断面极值法,主要用于提取高分辨DEM中的地形特征点。对于提取的不同类型的地形特征点使用自适应的各向异性高斯滤波器,对图像进行平滑处理和降采样,减少地形特征的损失,得到低分辨率DEM。对不同分辨率的DEM进行物理泾流模拟的分析方法,提取水文特征,为实际应用提供更加准确的水文分析依据。本文的主要工作内容是:(1)基于断面极值法的地形特征提取。通过改进的断面极值法针对高分辨DEM栅格数据进行地形特征的提取;(2)基于各项异性高斯滤波器的图像金字塔生成。对地形特征点使用自适应的各向异性高斯滤波器生成DEM图像金字塔;(3)DEM多分辨率水文特征提取,使用模拟物理泾流的分析方法对不同分辨率下的DEM进行水文特征的提取。依据DEM水文特征进行相关的水文分析是各领域实际应用中的关键工作,本文提供的DEM多分辨率水文特征提取,满足了对低分辨率DEM的需求,提高了水文特征提取的准确性,对于DEM的相关工作有实用价值。

论文目录

摘要

Abstract

1 引言

1.1 研究背景

1.2 研究目的和研究意义

1.2.1 研究目的

1.2.2 研究意义

1.3 国内外研究进展

1.3.1 数字地形分析

1.3.2 多分辨率DEM

1.3.3 水文特征提取

1.4 本文研究工作

1.5 技术路线

1.6 论文的组织结构

2 DEM多分辨率水文特征提取的理论基础与相关技术

2.1 数字高程模型

2.1.1 数字高程模型

2.1.2 DEM栅格图像

2.2 数字地形分析

2.2.1 地形特征点的提取

2.2.2 高分辨率DEM和低分辨率DEM的区别

2.2.3 水文特征的的提取

2.3 图像金字塔

2.3.1 分辨率和比例尺

2.3.2 图像多分辨率金字塔

2.4 高斯滤波器

2.4.1 高斯模糊

2.4.2 各项异性高斯滤波器

3 DEM多分辨率水文特征提取算法设计

3.1 DEM多分辨率水文特征提取的技术路线概览

3.2 DEM地形特征的提取

3.2.1 高分辨率DEM的预处理

3.2.2 特征点的断面极值判定

3.3 DEM图像金字塔的构建

3.3.1 高斯滤波器

3.3.2 高斯滤波器的标准差选择

3.4 水文特征的提取

3.4.1 流向分析

3.4.2 流量分析

3.4.3 水文特征的提取

4 实验结果展示

4.1 DEM地形特征提取结果展示

4.2 图像金字塔结果展示

4.3 水文特征提取结果展示

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 未来工作展望

参考文献

个人简介

导师简介

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 乔之轩

导师: 杨刚

关键词: 高分辨率,多分辨率,水文特征提取

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 自然地理学和测绘学,计算机软件及计算机应用,计算机软件及计算机应用

单位: 北京林业大学

分类号: TP391.41;P208

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000367

总页数: 51

文件大小: 5164K

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