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地形三维可视化方法研究

作　者: 袁玉珠
导　师: 贾建华
学　校: 西安科技大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 数字高程模型遥感影像图像处理地形三维可视化三维模型
分类号: P237
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 5次
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内容摘要

近年来，随着计算机技术、遥感技术、摄影测量技术、图形图像技术等相关学科的飞速发展，使得通过快速获取地表信息，并进行三维地表重建成为可能。本文在分析了遥感图像特点的基础上，提出了用遥感影像作为三维地形可视化中地形表面纹理图以提高真实感的想法。以三维地形数据和遥感影像数据为基础的地形三维可视化可以产生更逼真的三维视景。由于遥感影像更新速度快，所以基于遥感影像的三维地形可视化有着更广阔的应用前景。本文的主要思想是：以数字高程模型来表示地形的起伏，影像数据作为地表的纹理来表示地表的真实状况，采用透视的方法将数字高程模型与遥感影像实时叠加，并叠加人文景观等空间数据，按照一定的飞行路线，实现虚拟三维飞行。本文以临潼区为例，实现了地形三维可视化及地形分析。本文的主要内容包括： (1) 高精度数字高程模型的生成及精度分析：利用对临潼区1：1万原始地形图扫描和矢量化并添加地形特征线，利用Delaunay算法，生成较高精度的不规则三角网(TIN)，然后使用克立金插值法内插生成格网DEM；本文还从原始数据获取和内插方法选择两方面入手，讨论了DEM精度控制的方法，并利用等高线回放法进行了DEM精度分析。 (2) 遥感图像数字处理：本文首先选择ETM7、4、1波段进行真彩色组合，然后对ETM8高分辨率的全色影像和ETM742进行像素级融合。在保留原始图像的低频信息和光谱信息的基础上，增强图像的细节信息，从而在一定程度上提高了图像的空间分辨率和光谱分辨率。 (3) 地形三维可视化制作：通过一定的方法，将高空间分辨率和高光谱分辨率的遥感影像和高精度的DEM进行叠加，生成实时的三维地形影像，并叠加建筑物等三维模型，按一定的飞行路线进行三维漫游，制作出三维地形影像系列图，最后生成动画，以avi~*格式输出。 (4) 在虚拟三维的基础上进行虚拟地理分析包括洪水淹没分析和通视性分析。 (5) 以数字高程模型为基础进行坡度、坡向及地形阴影分析。 (6) 利用空间建模工具，建立坡度分级模型，输出坡度分级图。

全文目录

1 绪论  10-18
  1.1 引言  10
  1.2 技术背景及研究意义  10-13
    1.2.1 技术背景  10-12
    1.2.2 研究意义  12-13
  1.3 国内外研究现状  13-14
  1.4 本文的主要研究内容和组织结构  14-16
    1.4.1 本文的主要研究内容  14-15
    1.4.2 本文的组织结构  15-16
  1.5 本文使用的方法及软件简介  16-18
2 数字高程模型(DEM)的建立与精度分析  18-27
  2.1 数字高程模型数据的生成  18-21
    2.1.1 数字高程模型的概念  18
    2.1.2 DEM的表示方法  18
    2.1.3 DEM的三种主要模型  18-20
    2.1.4 DEM数据的获取  20-21
  2.2 DEM数据的生成方法  21-22
  2.3 分幅矢量数据合并  22-23
  2.4 数字高程模型 DEM的生成  23-25
    2.4.1 不同DEM建模方法的比较  23-24
    2.4.2 DEM的生成方法  24
    2.4.3 DEM的内插  24-25
  2.5 DEM精度分析  25-27
    2.5.1 影响DEM精度的因素  25-26
    2.5.2 DEM精度评价  26-27
3 遥感数字图像处理  27-39
  3.1 遥感数据及波段的选取  28-29
  3.2 遥感图像的精校正处理  29-34
    3.2.1 辐射校正  30
    3.2.2 几何精校正  30-33
    3.2.3 遥感图像数字镶嵌和裁剪  33-34
  3.3 遥感图像融合处理  34-39
    3.3.1 图像融合的目的  35
    3.3.2 图像融合的关键技术  35-39
4 地形三维显示及漫游  39-42
  4.1 数字高程模型与遥感图像的坐标匹配  40
  4.2 地形三维显示及漫游  40-41
    4.2.1 生成高精度的数字高程模型(DEM)  40
    4.2.2 遥感图像处理  40
    4.2.3 地形三维可视化  40-41
    4.2.4 飞行参数的设定及行路线的选取  41
    4.2.5 地形三维影像的输出  41
  4.3 基于遥感图像地形三维可视化的作用和意义  41-42
5 地形三维可视化应用实例  42-62
  5.1 研究区域状况  42
  5.2 本论文使用的资料  42-43
  5.3 构建临撞区数字高程模型(DEM)  43-51
    5.3.1 技术路线  43-44
    5.3.2 空间数据库的建立  44-47
    5.3.3 属性数据库的建立  47-48
    5.3.4 数字高程模型的建立  48-50
    5.3.5 DEM精度评定  50-51
  5.4 遥感图像处理  51-54
  5.5 地形三维可视化实现  54-62
    5.5.1 地形三维显示  54-56
    5.5.2三维模型的叠加  56-58
    5.5.3 三维地形漫游及可视化产品输出  58-60
    5.5.4 Virtua1GIS分析  60-62
6 地形分析  62-68
  6.1 坡度、坡向分析  62-66
  6.2 地形阴影信息提取  66
  6.3 视域分析  66-68
7 结论  68-70
  7.1 本论文主要完成的工作  68
  7.2 展望  68-70
致谢  70-71
参考文献  71-73
附录  73

地形三维可视化方法研究

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