基于基因表达式编程的数字高程模型建立

发布时间：2017-07-15 15:25

  本文关键词：基于基因表达式编程的数字高程模型建立

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【摘要】：数字高程模型(DEM)是通过大量的已知点对连续地面的表达方式,作为地理信息系统进行地形分析的核心数据,它具有无可替代的作用和广泛的应用前景。随着技术的发展对数字高程模型的质量要求越来越高,对其精度分析和评估的方法也得到了充分的重视。当前建立数字高程模型的方法多种多样,而目前的诸多方法都有其不可避免的缺陷,如何在采样点缺失的前提下提高数字高程模型建立的精度,是当前制约数字地面模型建立的主要因素。本文基于数字高程模型的相关概念和国内外研究现状,阐述了影响数字高程模型建立精度的几个重要因素。鉴于常用的空间插值方法处理采样点缺失时难以准确客观地确定插值函数的问题,将弹性的基因表达式编程(GEP)技术引入到数字高程模型的插值函数确定中,提出了缓冲区策略,适时地注入优秀高程体;根据动态簇的搜索算法(SDCA),避免了冗余点的计算;提出了移动拟合GEP算法(MF-GEP),缩小了拟合空间;利用该算法在Visual Studio编程环境下使用C#语言对该算法进行编程,获取的插值点高程,在这个过程中对选取的插值点、拟合选取的采样点个数,插值点与采样点之间的位置关系进行实验确定。通过与距离加权法插值建立的数字高程模型精度进行对比分析。最后将该算法建立的数字高程模型运用到高铁线路选取的工程实例中。通过三组数据的实验计算结果表明,利用MF-GEP拟合的插值点中误差小于利用距离加权法拟合的插值点中误差,表明其精度更高;实例通过挖填方工程量计算,得到的精度满足铁路选线相关技术要求,表明MF-GEP拟合的数字高程模型在高铁线路选取当中是可行有效的。
【关键词】：基因表达式编程 数字高程模型 高程插值 移动拟合 距离加权法
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P208
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内研究现状以及存在的问题10-13
• 1.2.1 数字高程模型建立的研究现状10-11
• 1.2.2 基因表达式编程研究现状11-12
• 1.2.3 存在的问题12-13
• 1.3 研究内容及研究方案13-14
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 研究方案13-14
• 1.4 论文章节安排14-16
• 第二章 数字高程模型建立的相关理论16-22
• 2.1 数字高程模型的相关理论16-17
• 2.1.1 数字高程模型16
• 2.1.2 DEM的特点及应用16-17
• 2.2 数字高程模型建立的发展水平及研究现状17-18
• 2.3 DEM数据的获取方式18-20
• 2.3.1 摄影测量及遥感方法18-19
• 2.3.2 地形图数字化方法19
• 2.3.3 野外数据采集法19
• 2.3.4 其它数据源19-20
• 2.3.5 集中数据采集方法的对比20
• 2.4 影响DEM建模精度的几大要素20-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第三章 基因表达式编程的相关理论22-32
• 3.1 GEP的基本概念22-30
• 3.1.1 终结符和函数22-23
• 3.1.2 编码结构23
• 3.1.3 GEP中的编码结构23-25
• 3.1.4 适应度函数25-26
• 3.1.5 遗传操作26-28
• 3.1.6 GEP算法流程28-30
• 3.2 GEP算法改进30-31
• 3.2.1 缓冲区策略30-31
• 3.2.2 改良后的GEP拟合的代数与平均适应度31
• 3.3 本章小结31-32
• 第四章 基于基因表达式的数字地面模型插值32-59
• 4.1 DEM插值算法32-34
• 4.1.1 线性内插法32-33
• 4.1.2 距离加权法33
• 4.1.3 趋势面法33
• 4.1.4 克里格金法33-34
• 4.2 基于GEP的数字高程模型插值法34-36
• 4.2.1 动态簇搜索算法（SDCA）35
• 4.2.2 移动拟合GEP算法35-36
• 4.3 DTM模型的建立36-50
• 4.3.1 模型构建的环境36
• 4.3.2 高程插值模型算法实现的关键步骤36-50
• 4.4 基于改进GEP拟合数字高程模型插值位置的实验50-57
• 4.4.1 实验平台和实验数据的准备50-51
• 4.4.2 参考点个数选择51-52
• 4.4.3 插值点与参考点位置确定与精度的关系52-54
• 4.4.4 格网密度的设置54-55
• 4.4.5 GEP拟合插值与距离加权法的拟合精度对比55-57
• 4.5 数字高程模型的参数设置57-58
• 4.6 本章小结58-59
• 第五章GEP建立的数字地面模型在高铁选线中的应用59-68
• 5.1 基于GEP建立的数字地面模型59-64
• 5.1.1 实验数据的准备工作59-60
• 5.1.2 数据预处理的详细步骤60-63
• 5.1.3 根据获得的插值和采样点建立数字高程模型63-64
• 5.2 基于GEP建立的数字高程模型在高铁线路选取的应用64-66
• 5.2.1 基于建立的数字地面模型64-65
• 5.2.2 设计线路的工程量分析65-66
• 5.3 本章小结66-68
• 第六章 总结与展望68-70
• 6.1 总结68-69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 攻读学位期间的研究成果74-75

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前7条

1 陈昆华;周国清;易柳城;何素楠;;无人机数字高程模型精度评价分析研究[J];城市勘测;2014年01期

2 张潇珑;;动态评估策略的GEP算法在大坎变形预测中的应用[J];测绘与空间地理信息;2014年07期

3 夏凯祥;赵曙光;方聪;俞经龙;;面向可逆逻辑综合的GEP算法设计与实现[J];电子科技;2014年11期

4 张恒国;王合龙;吴清香;;基于ROAM算法的数字地面模型研究与实现[J];信息技术;2008年01期

5 李文敬;钟智;元昌安;;基于GEP的分形图像压缩并行算法[J];计算机工程;2012年07期

6 林伟泳;李岩;;SVG数字高程模型生成与3D可视化方法[J];计算机工程;2012年22期

7 陶俊剑;元昌安;蔡宏果;;基于GEP优化的RBF神经网络算法[J];小型微型计算机系统;2010年05期

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本文编号：544578