基于点云采样间距与插值方法的侵蚀沟地形模拟精度研究
发布时间：2022-08-09 11:40
精确的侵蚀沟形态对于揭示其演化机理具有重要意义,侵蚀沟数字地形精度是沟道形态参数提取的关键,而点云采样间距和插值算法是其地形精度的主要影响因素。当前,相关侵蚀沟地形模拟研究大体较为单一地比较了相同点云间距、不同插值算法的精度差异,并未将两者综合考虑。基于此,探讨点云采样间距和空间插值算法的组合对侵蚀沟DEM构建的精度差异,有助于为其地形模拟提供借鉴,同时,高精度DEM对侵蚀沟形态参数的提取也较为关键。2017年1月,在元谋干热河谷地区选择了两条典型侵蚀沟（U、V型断面）,按其沟道规模分别设置了0.04m和0.15m的初始间距进行三维激光扫描采样;而后基于CloudCompare软件对原始点云进行等距和随机抽稀,利用两种抽稀模式的点云生成侵蚀沟DEM,并评价其精度,比较抽稀模式的差异,进而选择点云抽稀的最佳方式。此后,利用普通克里金插值（OK）、反距离加权插值（IDW）、径向基函数（RBF）以及高精度曲面建模（HASM）等空间内插算法对点云高程插值,生成不同的侵蚀沟DEM,以交叉验证和验证数据集为基准,利用标准差、均方根误差和平均绝对误差指标分析插值误差,确定精度最佳的插值组合。最后,以...
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 前言
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 研究现状
1.3.1 侵蚀沟数据获取
1.3.2 侵蚀沟DEM插值算法
1.3.3 侵蚀沟地形特征提取
1.3.4 侵蚀沟形态参数提取
1.4 研究主题
1.4.1 拟解决的问题
1.4.2 研究目标
1.4.3 主要内容
1.5 研究方法和技术路线
1.5.1 研究方法
1.5.2 技术路线
2 研究区概况与研究方法
2.1 研究区概况
2.1.1 地理位置
2.1.2 自然概况
2.2 数据获取
2.3 数据处理
2.3.1 点云拼接
2.3.2 点云去噪
2.3.3 点云滤波
2.3.4 点云抽稀
2.4 研究方法
2.4.1 空间插值算法
2.4.2 精度评价
2.5 本章小结
3 点云抽稀模式选择
3.1 点云抽稀
3.1.1 点云等距抽稀
3.1.2 点云随机抽稀
3.2 抽稀模式精度比较
3.3 结果分析
3.4 点云高程趋势分析
3.4.1 U型沟点云高程正态检验
3.4.2 V型沟点云高程正态检验
3.5 本章小结
4 普通插值方法精度分析
4.1 U型沟OK插值法
4.1.1 插值预测吻合度
4.1.2 训练样本插值精度
4.1.3 检验样本插值精度
4.2 U型沟IDW插值
4.2.1 插值预测吻合度
4.2.2 训练样本插值精度
4.2.3 检验样本插值精度
4.3 U型沟RBF插值
4.3.1 插值预测吻合度
4.3.2 训练样本插值精度
4.3.3 检验样本插值精度
4.4 V型沟OK插值
4.4.1 插值预测吻合度
4.4.2 训练样本插值精度
4.4.3 检验样本插值精度
4.5 V型沟IDW插值
4.5.1 插值预测吻合度
4.5.2 训练样本插值精度
4.5.3 检验样本插值精度
4.6 V型沟RBF插值
4.6.1 插值预测吻合度
4.6.2 训练样本插值精度
4.6.3 检验样本插值精度
4.7 本章小结
5 高精度曲面建模插值算法
5.1 U型沟HASM-IDW插值
5.1.1 插值预测吻合度
5.1.2 训练样本插值精度
5.1.3 检验样本插值精度
5.2 U型沟HASM-OK插值
5.2.1 插值预测吻合度
5.2.2 训练样本插值精度
5.2.3 检验样本插值精度
5.3 U型沟HASM-RBF插值
5.3.1 插值预测吻合度
5.3.2 训练样本插值精度
5.3.3 检验样本插值精度
5.4 V型沟HASM-IDW插值
5.4.1 插值预测吻合度
5.4.2 训练样本插值精度
5.4.3 检验样本插值精度
5.5 V型沟HASM-OK插值
5.5.1 插值预测吻合度
5.5.2 训练样本插值精度
5.5.3 检验样本插值精度
5.6 V型沟HASM-RBF插值
5.6.1 插值预测吻合度
5.6.2 训练样本插值精度
5.6.3 检验样本插值精度
5.7 U型沟插值综合对比
5.7.1 插值预测吻合度对比
5.7.2 插值精度对比
5.8 V型沟插值综合对比
5.8.1 插值预测吻合度对比
5.8.2 插值精度对比
5.9 本章小结
6 侵蚀沟形态参数精度评价
6.1 横断面形态参数
6.1.1 U型沟横断面
6.1.2 V型沟横断面
6.2 纵剖面形态参数
6.2.1 U型沟纵剖面
6.2.2 V型沟纵剖面
6.3 侵蚀沟体积参数
6.3.1 U型沟侵蚀体积
6.3.2 V型沟侵蚀体积
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 论文不足与下一步研究计划
参考文献
致谢
在学期间的科研情况
本文编号：3672494
【文章页数】：112 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 前言
1.1 研究背景
1.2 研究意义
1.3 研究现状
1.3.1 侵蚀沟数据获取
1.3.2 侵蚀沟DEM插值算法
1.3.3 侵蚀沟地形特征提取
1.3.4 侵蚀沟形态参数提取
1.4 研究主题
1.4.1 拟解决的问题
1.4.2 研究目标
1.4.3 主要内容
1.5 研究方法和技术路线
1.5.1 研究方法
1.5.2 技术路线
2 研究区概况与研究方法
2.1 研究区概况
2.1.1 地理位置
2.1.2 自然概况
2.2 数据获取
2.3 数据处理
2.3.1 点云拼接
2.3.2 点云去噪
2.3.3 点云滤波
2.3.4 点云抽稀
2.4 研究方法
2.4.1 空间插值算法
2.4.2 精度评价
2.5 本章小结
3 点云抽稀模式选择
3.1 点云抽稀
3.1.1 点云等距抽稀
3.1.2 点云随机抽稀
3.2 抽稀模式精度比较
3.3 结果分析
3.4 点云高程趋势分析
3.4.1 U型沟点云高程正态检验
3.4.2 V型沟点云高程正态检验
3.5 本章小结
4 普通插值方法精度分析
4.1 U型沟OK插值法
4.1.1 插值预测吻合度
4.1.2 训练样本插值精度
4.1.3 检验样本插值精度
4.2 U型沟IDW插值
4.2.1 插值预测吻合度
4.2.2 训练样本插值精度
4.2.3 检验样本插值精度
4.3 U型沟RBF插值
4.3.1 插值预测吻合度
4.3.2 训练样本插值精度
4.3.3 检验样本插值精度
4.4 V型沟OK插值
4.4.1 插值预测吻合度
4.4.2 训练样本插值精度
4.4.3 检验样本插值精度
4.5 V型沟IDW插值
4.5.1 插值预测吻合度
4.5.2 训练样本插值精度
4.5.3 检验样本插值精度
4.6 V型沟RBF插值
4.6.1 插值预测吻合度
4.6.2 训练样本插值精度
4.6.3 检验样本插值精度
4.7 本章小结
5 高精度曲面建模插值算法
5.1 U型沟HASM-IDW插值
5.1.1 插值预测吻合度
5.1.2 训练样本插值精度
5.1.3 检验样本插值精度
5.2 U型沟HASM-OK插值
5.2.1 插值预测吻合度
5.2.2 训练样本插值精度
5.2.3 检验样本插值精度
5.3 U型沟HASM-RBF插值
5.3.1 插值预测吻合度
5.3.2 训练样本插值精度
5.3.3 检验样本插值精度
5.4 V型沟HASM-IDW插值
5.4.1 插值预测吻合度
5.4.2 训练样本插值精度
5.4.3 检验样本插值精度
5.5 V型沟HASM-OK插值
5.5.1 插值预测吻合度
5.5.2 训练样本插值精度
5.5.3 检验样本插值精度
5.6 V型沟HASM-RBF插值
5.6.1 插值预测吻合度
5.6.2 训练样本插值精度
5.6.3 检验样本插值精度
5.7 U型沟插值综合对比
5.7.1 插值预测吻合度对比
5.7.2 插值精度对比
5.8 V型沟插值综合对比
5.8.1 插值预测吻合度对比
5.8.2 插值精度对比
5.9 本章小结
6 侵蚀沟形态参数精度评价
6.1 横断面形态参数
6.1.1 U型沟横断面
6.1.2 V型沟横断面
6.2 纵剖面形态参数
6.2.1 U型沟纵剖面
6.2.2 V型沟纵剖面
6.3 侵蚀沟体积参数
6.3.1 U型沟侵蚀体积
6.3.2 V型沟侵蚀体积
6.4 本章小结
7 结论与展望
7.1 主要结论
7.2 创新点
7.3 论文不足与下一步研究计划
参考文献
致谢
在学期间的科研情况
本文编号：3672494
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