第
35
卷第
2
期
2010
年
2
月
武汉大学学报·信息科学版
Geomatics and Information Science of Wuhan University
Vo
l.
35
No.2
Feb.
2010
文章编号
:1671-8860(2010)02-0193-04
文献标志码
:A
TIN
DEM
线性内插不确定性的随机过程模型
钟剑龙1,
2
花向红
1
陈华安
1
,
2
(1
武汉大学测绘学院,武汉市珞喻路
129
号,
430079)
(2
深圳职业技术学院,深圳市西丽湖,
518005)
摘
要:基于随机过程模型导出了
TIN
DEM
线性内插的随机过程模型,给出了不规则随机空间三角形的不
确定性描述,讨论了
TIN
节点误差在线性内插中的传播问题。通过理论推导和实际算例,得到了
TIN
DEM
线性内插点的点位方差和误差椭球半轴的解析表达式、线性内插精度最高点坐标的解析表达式,该结论与三
角形的形状元关;对
DEM
线性外推导致精度急剧下降的必然性结论进行了理论证明;得到
TIN
线性内插的
平均点位方差解析式,从理论上说明了本文结论的有效性。
关键词
:TIN
DEM
线性内插;不规则随机空间三角形;不确定性信息矩阵;误差椭球;平均点位方差
中固法分类号
:P208
识别与评价不同的误差源及其传播规律是
DEM
产品质量评价的关键与难点
[IJ
0
TIN
DEM
线性内插的精度分析有实验方法和解析方法两
种[1-5
J
以高程中误差的平均值为总体精度指标。
在三角形顶点的高程误差独立同分布的假设下,
解析方法将内插点高程中误差的平均值表示为插
值顶点高程中误差和模型误差中误差的线性组
合。文献
[2J
的结论是
σ
~'r
=
1/2
0"
~odh
+σ
子,文献
[3J
的结论是
σitr=2/3σiodh
十
σ
干,其中,
σp'r
是
TIN
DEM
线性插值曲面上点的高程方差的平均值;
4odh
是插值顶点的高程方差
;σ
号是模型误差方差。
文献
[2
,
3J
的差异说明上述两种方法均存在明显
的局限性。事实上,三角形顶点的高程误差并不
总是独立同分布的,且在线性内插的过程中,并不
只有三角形顶点的高程误差被传播,顶点的
XY
分量的误差也被传播,所以线性内插曲面点的误
差是三角形顶点误差的综合传播共同作用的结
果,这些因素在上述结论中都没有体现。
1
随机三角形上点的描述及其统计
特征
如图
1
所示,设三个不共线的点为
P
;C衍,如,
zJ
Ci=
1,2 ,
3)
,
M
为
P
1
P
2
P
3
所在平面上的点,则点
收稿日期:
2009-12-17
0
M
的三元随机过程表示为:
Pj
P
3
P
2
图
1
t
i
(i=1
,
2
,
3)
计算图
Fig. 1 Calculating
Ill
ustration
of
t
i
(i
= 1 ,2,3)
M
二
t
1
P
1
+
t
2
P
2
十
t
3
P
3
= t
1
[Xl
Yl
ZI
JT
十
t
2
[X2
Y2
Z2
r + t
3
[X3
Y3
Z3
JT
=
T[X
Y zr =
1p
(1)
式中
,
X=
[Xl
X2
X3J;Y=
[Yl
YZ
Y3J;Z=
[ZI
Z2
Z3J; P
[P
1
P
2
P3J;
T =
[tl
t
2
t
3
J, t
1
=
SP
2
P
3
M/S
, t
2
=
SP
j
P
3
M/S
, t
3
=
SP
j
P
2
M/S
,t
1
+t2
+t3
=
l,
S
是
6P
1
P
2
P
3
的面积,规
定
SP
2
P
3
M<O
,
当且仅当
6P
2
P
3
M
的内点与
6P
1
P
2
R
的内点的交集为空,显然,当点
M
在
6P
1
P
2
P
3
上时
,
t
i
二三
O
,
i=1
,
2
,
3;
否则
,
t
i
至少有一个小于
O;T
为
M
点相对于
6P
1
P
2
P
3
顶点面积的坐标向量。
当点
M
在三角形上时,称为内插,否则称为外推。
1.
1
随机空间三角形的描述及其点的数学期望
在工程实践中,顶点氏的坐标都是有误差
项目来源:国家自然科学基金资助项目
(30872023):
精密工程与工业测量国家测绘局重点实验室开放研究基金资助项目
(PF2009-2)
。