数字高程模型数据压缩方法研究.pdf

2015年第16期(总第169期
江西建材
勘察与测绘
数字高程模型数据压缩方法研究
程建平合肥市测绘设计研究院,安微合肥230000
摘要:数字高程馍?(DF:M)是遥感技术、地理信息系统等领域开展研究的丘要
数据源,近年来成为地信息技术的个研究热点、基于DFM数据正
技术得到广泛的研究。本文阐述了DEMI数据压缩的概念、条件和分类
(2)
介绍了项点消去法、顶点聚介法和·种以DEM地形床缩误差影响为选
取资格的数据縮方法,并比较了三种床縮方法的特点。
式中,乙;是i点的高程;S1是点到格网交点的距离。
关键词:数字高程模"T数据压缩
数字高程模型(DEM)是地形的高程数字化表示,是建立国家地形
数摒库和进行地形分析的核心数据,也是RS、GIS、地形仿真等领域
限研究的基本数据源。随着DEM数据来源的多元化和数据分辨率的
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提高,这给海量化的数据们储和快速传输带来了巨大困难。数据压缩
技术通过减少给定数据之间的信息冗余,对于海量化的数据与有限的
存储和伐输速率之间的矛盾给出了有效解决方容
DFM按建模方式可分为:等高线模型( Contour)、不规则三角网模
型(TN)以及规则格模型(Cid),山于TN和Grid作为地标数字化
图1顶点聚合
的分析T其,能够克服数据冗余度并旦较好及地貌特征,因而是两种2.2顶点消去法
基本的DEM建模方法。TIN因点接由离散高程采样点构成,描述地面
该方法以某个点为中心,基丁某种消去条件,删除周用该条件下指
形态的精度相对Gnd来说要高,数摒少,仙由丁是用不规则的空向分标小丁该阈值的点。一般最简单的情况是以距离作为消去条件,即离
布高程采样点来描述地形,其数摒结构、:成TIN的算法、处理分析算日标点小す某阙值的点删除。网值为R的基于中心的顶点消去算法如
法较复你,进行空间曲血的数摒床缩有一定难度。本文针対加TN描图2所示,离中心点A的距离小于R的点B、C、D将被消去
述的DF.M,对数据压缩方法进行分析
1DEM数据压缩
1.1DEM数据压缩的概念
数据压缩是指用资格筛选法、信息量法或其他统计方法,把大量的
原始数据或山存贮器取出米的数据转换为有用的、有条埋的、精炼而简
单的信总的过程,又称数摒简化或数据综合。DEM的数据进行压缩,
主.要于减少存储数量,提高后续处理速度
1.2DEM数据压缩的条件
般在ド列炳种情況ド进行数据缩:一是在DEM原始数据中
图2基于中心的顶点消去法原理
存在定程度的数据冗余,影响DFM的应用处埋速度;二是当通过尚2.3基于地形描述误差的TN数据压缩方法
人度的DFM派生中小尺度的DFM时,其精度要求降低。
基于地形描述误差的IIN数摒缩方法,当对IN中数据进行数
1.3DEM数据压缩的分类
据压缩时,在·定的误差许可范围内,通过淘汰部分高程点,重新生成
根据重过程中有无信息丢失分为无损压缩和有损压缩。虽然有新的局部:角网来进行
损乐缩可以获得比无损乐更高的压缩比,但它会丢失部分信息,并且
(1)D)FM数据压缩地形描述误差。DドM精度足指所建立的DFM
缩过程不可逆。对于要求数摒精度不是非常高的情况下,有损缩对点实地面描述的准确程度,汤国安和龚健雅提出了DFM的地形描述
对减小存储设备的占用卒间和网络传输吋问具有广泛的意义。但在某误差(FI),足假定DFM高程采样误差为零的条件下,模拟地面与实际
些领域,如医学影像、遥感图像、涉及到同家主权的边界线以及数字高地面之差异。DFM数据压缩地形描述误差FP,是指DFM数据压缩前
程模型巾反映地势变化的高程信总等,我们要求数据具有很高的可信后的差异。图3足以TN描述的DFM误差关系图,折线ADB为淘汏
度,有压缩显然不能满足要求。?此就需要能保证数据的精度无损高程采样点。前模型模拟地亩剖面线,折线AIVB为淘法レ。后IIN模
压缩方法。
型模拟地面的剖面线,CC为地面点C的地形描述误差,DD为地面ら
TN数据压缩方法
程点o汰后D点的地形描述数掃胩締误差
1顶点聚合法
TIN模拟地面剖面线
顶点聚合的方法是 H Rossignac和Borl最先提出的。其基本思想
是将输人模型的顶点坐标量化成整数,这相当于在儿何上建立了一个
实际地面剖面线
方格坐标,而将所有落在一个方格内的顶点合并(聚合)为ー个代表该
TIN数据压
方格的顶点,被完整地包含在一个方格中的所有角形和边也都被合
缩后剖面线
并为ー个点,从而简略掉这些:角形和边。
如图1所示,点A、B、C将被聚合到点D的位置,也就是虚拟?格
的交点,从而简化三角网。此时,需要对点D进行高碧测。木文采用
反距离加权的方法,公式如ド:
图3p与的关系
(1
山图3可以看出在空间点o处Fp的绝对值最大,?此可以用To
点的Ep值表示数据乐缩后的数据压缩地形描述误差。由」V。就是实
际地面采样点,所以淘汰点Vo后的地形描述数据压缩(下转第20页
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