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基于抗差方法的DEM数据粗差剔除

作　者: 孙同贺
导　师: 向南平
学　校: 中南大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 数字高程模型粗差的探测和剔除抗差估计
分类号: P208
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 246次
引　用: 2次
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内容摘要

随着地理信息系统(Geographic Information System,GIS)数据库以及高效计算机的广泛使用,数字高程模型(Digital ElevationModel,DEM)作为GIS重要的数据来源,它的数据质量控制问题成为人们日益关心的焦点。对于任何一个DEM项目,精度、效率和经济效益是首要考虑的三个因素,其中精度是最重要的因素。假如DEM的精度无法保证,整个工程就必须返工,效率和效益也就无从说起。而影响DEM精度的因素多种多样,其中粗差的存在会造成DEM空间上的严重扭曲,有时能导致DEM及其产品严重失真,甚至完全不能使用,因此探测和剔除DEM数据中存在的粗差显得尤为重要。现代测量数据处理理论中,粗差的消除主要是从两个方面进行研究和消除的:一是将粗差归入函数模型来实现粗差的探测,但这种方法不能自动实现粗差的定位;二是将粗差归入随机模型后实现粗差的定位,再利用统计检验的方法来剔除粗差,这种方法在误差理论中称为抗差估计。本文就是在此基础上,将抗差估计的思想融入到DEM粗差探测的算法中,设计出对模型误差,特别是粗差具有抵抗能力的粗差探测算法。它们分别是:基于稳健估计的选权迭代法剔除粗差、基于验后方差估计原理导出的选权迭代法剔除粗差以及基于稳健初值的选权迭代法剔除粗差。所不同的是:前面两个首先是通过最小二乘估计来确定第一次平差的残差,而后者首先是通过线性规划的单纯形解法来计算观测值的残差,然后再根据残差和有关的参数,按所选择的权函数,计算每个观测值的权,经过迭代计算求得观测值的残差,然后按照统计检验的方法剔除粗差。通过同一组实验证明,三种方法都具备良好的探测和剔除粗差的能力,得到的结果也是一致的。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-7
目录  7-10
第一章绪论  10-15
  1.1 研究背景  10-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 论文的组织结构  13-15
第二章 DEM的基本概念  15-21
  2.1 数字高程模型的含义  15-16
  2.2 DEM的表示方法  16-19
    2.2.1 规则格网  16
    2.2.2 不规则三角网  16-17
    2.2.3 等高线  17-18
    2.2.4 不同DEM之间的相互转换  18-19
  2.3 DEM数据采集的方法  19-20
  2.4 小结  20-21
第三章数字高程模型生产的质量控制  21-28
  3.1 DEM误差源的确定  21-24
    3.1.1 影响DEM数据精度的主要因素  21-23
    3.1.2 DEM误差元素的分类  23-24
  3.2 DEM中误差的检测  24
  3.3 DEM中误差的传播  24-25
  3.4 DEM误差的管理  25-26
  3.5 DEM误差的削弱  26
  3.6 数字高程模型的质量检查  26-27
    3.6.1 DEM质量检查的内容  26
    3.6.2 DEM质量检查的方法  26-27
  3.7 小结  27-28
第四章粗差探测法简介  28-34
  4.1 粗差探测理论  28-32
    4.1.1 粗差的影响  28-30
    4.1.2 粗差的估计  30-31
    4.1.3 粗差的检测  31-32
  4.2 粗差探测法的缺点  32
  4.3 小结  32-34
第五章粗差剔除理论在DEM中的应用  34-41
  5.1 基于三维可视化的DEM粗差探测与剔除  34
  5.2 检测规则分布数据中粗差的算法  34-37
    5.2.1 基于坡度信息的粗差检测  34-35
    5.2.2 基于参数统计的粗差检测  35-36
    5.2.3 基于主成分分析的粗差检测  36-37
  5.3 检测不规则分布数据中粗差的算法  37-39
    5.3.1 基于点方式的算法  37-38
    5.3.2 基于粗差簇群的算法  38-39
  5.4 基于等高线拓扑关系的粗差检测与剔除  39
  5.5 基于趋势面的粗差检测与剔除  39-40
  5.6 基于高程信息的不规则分布数据粗差检测与剔除  40
  5.7 小结  40-41
第六章基于抗差方法的DEM数据粗差剔除  41-57
  6.1 基于稳健估计的选权迭代法剔除粗差  41-49
    6.1.1 稳健估计的定义  42
    6.1.2 权函数的选取  42-43
    6.1.3 算法原理  43-44
    6.1.4 粗差检测与修正  44-45
    6.1.5 实验与分析  45-49
  6.2 基于验后方差估计原理导出的选择权迭代法剔除粗差  49-51
    6.2.1 算法原理  49-50
    6.2.2 检测粗差  50-51
    6.2.3 实验与分析  51
  6.3 基于具有稳健初值的选权迭代法剔除粗差  51-55
    6.3.1 具有稳健初值的选权迭代法原理  51-53
    6.3.2 算法原理  53-54
    6.3.3 实验与分析  54-55
  6.4 三种方法的比较  55-56
  6.5 小结  56-57
第七章结论与建议  57-58
参考文献  58-62
附录  62-65
致谢  65-66
攻读学位期间发表的论文  66

基于抗差方法的DEM数据粗差剔除

内容摘要

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