地形建模,即地面量化的实践,是地球科学、数学、工程学和计算机科学的综合体。这门学科有各种名称,如地貌测量学(或简称为形态测量学)、地形分析和定量地貌学。它通过水文学、地质灾害测绘、地质构造学、海底和行星探索以及其他领域的大量应用不断发展。该领域名义上可以追溯到学术地理学的共同创始人亚历山大·冯·洪堡(1808 年,1817 年)和卡尔·里特(1826 年,1828 年),20 世纪后期,计算机操纵地形高度的空间阵列或数字高程模型 (DEM) 彻底改变了该领域,这些模型可以量化和描绘大面积的地面形态(Maune,2001 年)。形态测量程序通常由商业地理信息系统 (GIS) 以及专业软件实施(Harvey 和 Eash,1996 年;Köthe 等人,1996 年;ESRI,1997 年;Drzewiecki 等人,1999 年;Dikau 和 Saurer,1999 年;Djokic 和 Maidment,2000 年;Wilson 和 Gallant,2000 年;Breuer,2001 年;Guth,2001 年;Eastman,2002 年)。《地球物理杂志》的新地球表面版
地形建模是一种对地表进行量化的实践,是地球科学、数学、工程学和计算机科学的综合体。该学科有各种名称,如地貌测量学(或简称为形态测量学)、地形分析和定量地貌学。它通过水文学、地质灾害测绘、地质构造学、海底和行星探索以及其他领域的大量应用不断发展壮大。该领域名义上可以追溯到学术地理学的共同创始人亚历山大·冯·洪堡(1808 年,1817 年)和卡尔·里特(1826 年,1828 年),20 世纪后期,计算机操纵地形高度的空间阵列或数字高程模型 (DEM) 彻底改变了该领域,这些模型可以量化和描绘大面积的地表形态(Maune,2001 年)。形态测量程序通常由商业地理信息系统 (GIS) 以及专业软件实施(Harvey 和 Eash,1996 年;Köthe 等人,1996 年;ESRI,1997 年;Drzewiecki 等人,1999 年;Dikau 和 Saurer,1999 年;Djokic 和 Maidment,2000 年;Wilson 和 Gallant,2000 年;Breuer,2001 年;Guth,2001 年;Eastman,2002 年)。《地球物理杂志》的新地球表面版
[1] E. Galin,E。Guérin,A。Peytavie,G。Cordonnier,M.-P。 Cani,B。Benes,J。收益,数字地形建模的评论,计算机图形论坛,38(2),第553-577页,2019年。[2] K.地球和行星科学的年度评论32,1,151-185,2004。[3] J. Braun和S. D. Willett,一种非常有效的O(n),隐式和平行方法,用于求解控制河流切口和景观演化的流功率方程,《地貌学》,第1卷。180–181,pp。170–179,2013,[4] G. Cordonnier等人,《构造隆起和河流侵蚀》的大规模地形生成,计算机图形论坛,第1卷。35,否。2,pp。165–175,2016 [5] G. Cordonnier,G。Jouvet,A。Peytavie,J。Braun,M.-P。 Cani,B。Benes,E。Galin,E。Guérin,J。 获得,通过冰川侵蚀形成地形,图形上的ACM交易,42(4),第1-14页,2023年165–175,2016 [5] G. Cordonnier,G。Jouvet,A。Peytavie,J。Braun,M.-P。 Cani,B。Benes,E。Galin,E。Guérin,J。获得,通过冰川侵蚀形成地形,图形上的ACM交易,42(4),第1-14页,2023年
简介 地貌学涉及地形和地形变化的描述和测量。地貌理论的测试和过程建模越来越需要各种尺度的高分辨率地形和地形变化定量数据。摄影测量已被用作各种地貌应用中的地形信息来源(Welch 和 Jordan,1983 年;Collin 和 Chisholm,1991 年),但分析摄影测量和最近的数字摄影测量的出现为摄影测量在获取地貌数据方面开辟了新的应用(Lane 等人,1993 年;Fryer 等人,1994 年;Brunsden 和 Chandler,1996 年;Dixon 等人,1996 年)。与地面测量相比,摄影测量的主要优势在于它能够从照片中获取高空间分辨率的连续数据,从而提供地形的永久记录。在需要对快速变化的形式进行详细调查的情况下,这变得更加有利。以前将分析摄影测量应用于地形变化包括研究斜坡形态和稳定性。倾斜航空照片已用于监测离散点的斜坡不稳定性(Fraser,1983 年)并获取用于描述斜坡形态的地形数据(Chandler 等人,1987 年;Chandler 和 Moore,1989 年)并量化随时间的变化(Chandler 和 Brunsden,1995 年)。
这项倡议由 W. Schermerhorn 发起,并得到了 CH Edelman 的大力支持。Schermerhorn 利用他在测地学和摄影测量学方面的国际声誉和名望,将 ITC 打造成了该领域的国际专业中心。Edelman 凭借其国际声誉,在 ITC 引入了土壤调查、地质学、地貌学和林业领域的航空照片解译技术。Edelman 的地文方法将景观特征与土壤条件联系起来,为全色黑白航空照片的立体解译奠定了基础。在他的推荐下,P. Buringh 被任命为 ITC 第一位土壤科学家,出版并教授土壤调查和土地分类中航空照片解译的系统方法。 Buringh 方法的关键要素包括:1. 使用垂直航空照片和照片马赛克作为实地工作的基本地图;2. 将土壤学照片分析与实地工作相结合,以更高的精度识别土壤边界和土壤制图单元,从而实现土壤和土地分类,其用途广泛,包括土地覆盖和土壤侵蚀研究以及公路工程应用;3. 由经验丰富的土壤测量员在实地工作之前进行土壤学航空照片分析:这是一种在人口稀少、难以进入的地区识别潜在区域的经济有效的方法,可用于更详细的实地和实验室研究。
致谢 本文由 Jacquelyn Corday 为《美国河流》撰写,并得到科罗拉多州水资源保护委员会的资助。Corday 女士是 Corday 自然资源咨询公司的所有者,她在俄勒冈大学法学院获得法学博士学位,在洪堡州立大学获得环境生物学学士学位。研究和审阅由 Sarah Hinshaw 博士协助完成,她是科罗拉多州立大学 (CSU) 地球科学系河流地貌学组的应届博士毕业生,审阅由 Stillwater Sciences 高级修复工程师 Julie Ash 完成。美国河流的 Fay Hartman、Hannah Holm、Matt Freitas 和 Eileen Shader;奥杜邦落基山脉的 Abby Burk;以及美国森林管理局的 Ashley Hom 和 Kami Ellingson 提供了额外审阅。非常感谢 1.0 版的审阅者,他们提供了大量反馈,促使我们对 2.0 版进行了修改和添加:美国国家海洋和大气管理局的 Michael Pollock 博士;犹他州立大学的 Joseph Wheaton 博士;流域科学与工程的 Daniel Scott 博士;以及美国地质调查局的 Laura Norman 博士。此外,还要感谢科罗拉多州立大学的 Ellen Wohl 博士、Round River Design 的 Michael Blazewicz、土地管理局的 Ed Rumbold 和 Andrew Breitbart 以及 Confluence West 的 Kimery Wiltshire 提供的有益反馈。
休斯敦大学卡伦工程学院土木与环境工程教授、NCALM 主任兼联合首席研究员 Ramesh Shrestha 表示,挑战在于如何生成研究级数据,而这正是 NCALM 成立的核心。Shrestha 与 NCALM 首席科学家 Bill Carter 合作,于 1996 年在佛罗里达大学担任教授时开始研究 LiDAR。几年后,加州大学伯克利分校地球与行星科学教授 Bill Dietrich 找到了 Carter 和 Shrestha。Dietrich 当时正在进行地貌学研究,但在利用 LiDAR 技术方面一直受阻。Dietrich 签约的商业测绘公司提供的 LiDAR 数据存在空白和伪影,比如相邻带之间的垂直偏移,这是由于传感器校准和飞机位置与方向计算错误造成的。 “这些错误几乎让他的研究无法使用,”Shrestha 解释道。三人随后意识到,拥有一个能够提供研究级机载 LiDAR 数据的国家中心将对数百名不同领域的研究人员具有巨大价值。在 Dietrich 以联合 PI 身份加入该团队后,他们申请并最终获得了 NSF 地球科学部门:仪器和设施的支持。2010 年,Shrestha 将 NCALM 的总部从佛罗里达州搬了过来
•PGDCS:印度海得拉巴大学(中央大学),印度海得拉巴(1999)•博士学位(地理):Sri Krishnadevaraya大学,印度安纳塔普尔,印度阿纳塔普尔(1996)•ICAR-NET:ICAR-NET:农业科学委员会•New Delhi(1995年)•UGC-NET•1994年:和Sc. netesh•M.S.和Hra Pradab pradab pradab pradab pradab pradab pradab pradab pradab pradab pradab pradcrab, (地理):印度阿纳塔普尔(Anantapur)Sri Krishnadevaraya大学(1992年)专业经验首席科学家兼负责人(I/C) - 从2023年1月12日到直到到目前为止;首席科学家(2012年1月11日至11日),高级科学家(2006- 2012年),科学家(Sr.量表)(2001-2006),科学家(1997-2001)在印度那格浦尔市ICAR-national土壤调查与土地使用计划局。研究领域的遥感和GIS技术在自然资源管理中的应用,它包括地貌学,地形图,数字地形分析,土地资源清单,数字土壤图,土壤景观建模,农业生态学研究,土地退化图,土地使用/土地使用/土地覆盖研究,水土地覆盖研究,水域管理,水域管理,设计和土壤信息信息系统和地球系统和地球系统。国际经验
关键词:地形激光雷达、无人机、精度、变化检测、基于对象的分析、地貌学 摘要:本文评估了无人机 (UAV) 激光扫描在监测阿尔卑斯山草地浅层侵蚀方面的潜力。在多洛米蒂山脉(意大利南蒂罗尔)亚高山/高山海拔区的试验场,无人机激光扫描 (ULS) 获取了 3D 点云。为了评估其精度,将该点云与 (i) 差分全球导航卫星系统 (GNSS) 参考测量和 (ii) 地面激光扫描 (TLS) 点云进行了比较。 ULS 点云和机载激光扫描 (ALS) 点云被栅格化为数字表面模型 (DSM),作为侵蚀量化的概念验证,我们计算了 2018 年的 ULS DSM 和 2010 年的 ALS DSM 之间的高程差异。对于连续的高程变化空间对象,计算体积差异,并为每个变化对象分配一个土地覆盖类别(裸地、草地、树木),该类别源自 ULS 反射率和 RGB 颜色。在此测试中,ALS 点云的准确性和密度主要限制了对地貌变化的检测。尽管如此,结果的合理性已通过现场地貌解释和记录得到证实。估计测试地点(48 公顷)的总侵蚀量为 672 立方米。这种侵蚀体积估计值
摘要 — 随着数字高程模型 (DEM) 的可用性和分辨率不断提高,对地球和行星表面高程的更大和更精细尺度的监测正在迅速发展。表面高程观测正被用于越来越多的领域,以研究地形属性及其随时间的变化,特别是在冰川学、水文学、火山学、地震学、林业和地貌学中。然而,DEM 通常包含大规模仪器噪声和不同的垂直精度,从而导致复杂的错误模式。在这里,我们提出了一个经过验证的统计工作流程来估计、建模和传播 DEM 中的不确定性。我们回顾了 DEM 准确度和精度分析的最新进展,并定义了一个概念框架来一致地解决这些问题。我们展示了如何通过量化高程测量的异方差来表征 DEM 精度,即随地形或传感器相关变量而变化的垂直精度,以及可能在多个空间尺度上发生的误差的空间相关性。随着高精度观测的日益普及,我们基于在稳定地形上获取的独立高程数据的工作流程几乎可以应用于地球上的任何地方。我们以地形坡度和冰川体积变化为例,说明了如何传播像素尺度和空间高程导数的不确定性。我们发现文献中大大低估了 DEM 中的不确定性,并主张新的 DEM 精度指标对于确保未来陆地高程评估的可靠性至关重要。