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研究生:林晉廷
研究生(外文):Chin-Ting Lin
論文名稱:數值高程模型地形結構線自動化萃取之研究
論文名稱(外文):Automatic Extraction of Topographic Structure Lines from Digital Elevation Models
指導教授:蔡榮得蔡榮得引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立中興大學
系所名稱:土木工程學系所
學門:工程學門
學類:土木工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:數值高程模型地形結構線山脊線山谷線
外文關鍵詞:DTMtopographic structure linesridge linesvalley lines
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數值地形模型(Digital Terrain Model, DTM)的出現及計算機技術的發展,使得地形分析技術蓬勃發展。其中山脊線山谷線合稱為地形結構線,為地形變化起伏的骨架,在水文分析及地形分析都扮演不可或缺的角色
目前主要的地形結構線演算法皆無法進行完整且全面的萃取,故多數演算法仍需人力的介入。本研究針對數值高程模型(Digital Elevation Model, DEM)二種主要演算法及影像處理方法進行研究,用不同窪地填補方法獲得的結果進行比較,利用影像處理技術輔助地形結構線的萃取,並比較各演算法之萃取精度、應用範圍及效率。
研究結果顯示,與現有填補方法相比,流水填補法可提升流水模擬法精度;影像處理方法之精度雖不如傳統方法準確,但其計算時間卻較傳統方法快速。由於山脊線不具連續下坡的物理特性,故流水模擬法對於山脊線無能為力,然而影像處理方法則不受此限。
The terrain analysis technology flourishes due to the emergence of Digital Terrain Model(DTM) and the development of computer technology. Valley lines and ridge lines are called topographic structure lines, which represent the skeleton of topographic changes. In addition, topographic structure lines play an important role in both hydrological analysis and terrain analysis.
Most algorithms intervened by human due to main algorithms of structure lines are not extracted completely and comprehensively now. This research is focused on two main algorithms of Digital Elevation Model, DEM) and one image processing method. I compare the result of different depression-filled methods, using image processing techniques to assist extraction of topographic structure lines, and comparing accuracy of extraction, scope of application, and calculation of time for each method.
The research shows that compares with existing filled methods, the water-filled method can enhance the accuracy of the running water-simulated method. Although the accuracy of the image processing method is less than traditional methods, it takes less time to calculate than traditional methods. The running water-simulated method can not extract ridge lines due to ridge lines do not have the physical characteristic of continuous downhill. However, the image processing method is not affected by this restriction.
摘要 i
ABSTRACT ii
致謝 iv
目錄 vi
表目錄 x
圖目錄 xi
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 3
1.3 研究流程 6
1.4 論文架構 8
第二章 文獻回顧 9
2.1 前言 9
2.2 流水模擬法 9
2.3 斷面分析法 14
2.4 影像處理方法 17
第三章 影像處理技術 19
3.1 空間旋積 19
3.2 空間濾波處理 20
3.2.1 低通濾波器 21
3.2.2 高通濾波器 25
3.2.3 中值高通濾波器 26
3.2.4 無邊界效應視窗 27
3.2.5 條件限制濾波器 31
3.3 區域生長法 32
3.4 二元化 34
3.5 數學形態學 34
3.5.1 膨脹 35
3.5.2 侵蝕 36
3.5.3 細線化 38
第四章 研究方法 42
4.1 流水模擬法 42
4.1.1 窪地填補 42
4.1.2 流向計算 45
4.1.3 流量累積 46
4.2 斷面分析法 48
4.2.1 斷面方向選擇 49
4.2.2 特徵點偵測 50
4.2.3 特徵點連線 51
4.3 影像處理方法 52
4.4 共軛地表曲面 54
4.5 精度評估方法 55
第五章 研究成果 58
5.1 現有圖籍資料 58
5.1.1 地真資料人工數化 58
5.1.2 DEM資料來源簡介 61
5.2 地形結構線萃取程式設計 62
5.3 山谷線萃取成果 64
5.3.1 流水模擬法 64
5.3.2 斷面分析法 67
5.3.3 影像處理方法 71
5.3.4 ArcGIS9.2演算成果 74
5.4 山脊線萃取成果 77
5.4.1 流水模擬法 77
5.4.2 斷面分析法 79
5.4.3 影像處理方法 80
5.5 精度評估與分析 83
第六章 結論與建議 93
6.1 結論 93
6.2 建議事項 94
參考文獻 96
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