An algorithm for generation of DEMs from contour lines considering geomorphic features
Geomorphic information is omitted from many existing methods of generating gridded digital elevation models (DEMs) from contour lines, resulting in significant errors during interpolation. Here, we present an advanced schema for improvement of the comprehensive regionalized method of linear interpol...
| Main Authors: | , , , , |
|---|---|
| Format: | Article |
| Language: | English |
| Published: |
Universidad Nacional de Colombia
2016-04-01
|
| Series: | Earth Sciences Research Journal |
| Subjects: | |
| Online Access: | https://revistas.unal.edu.co/index.php/esrj/article/view/55348 |
| _version_ | 1818859759064842240 |
|---|---|
| author | Xiao-Ping Rui Xue-Tao Yu Jin Lu Muhammad Aqeel Ashraf Xian-Feng Song |
| author_facet | Xiao-Ping Rui Xue-Tao Yu Jin Lu Muhammad Aqeel Ashraf Xian-Feng Song |
| author_sort | Xiao-Ping Rui |
| collection | DOAJ |
| description | Geomorphic information is omitted from many existing methods of generating gridded digital elevation models (DEMs) from contour lines, resulting in significant errors during interpolation. Here, we present an advanced schema for improvement of the comprehensive regionalized method of linear interpolation. This approach uses a moving fitting method for an interpolated point and selects elevation points that are representative of geomorphic features as a whole to improve interpolation quality. A total of 16 points are selected, according to certain criteria, in eight directions surrounding the interpolated point; thus, there are two points in each direction, which is sufficient to provide an accurate representation of the geomorphic features of the DEM. Our method introduces virtual control points to prevent sudden changes in the interpolation results, which helps to overcome problems related to the distortion of the local geospatial distribution in areas where feature geomorphic information is inadequate. We construct the spline interpolation function using intersection points and virtual control points, all of which are applied to compute the point elevation. Moreover, we index all elevation values and spatial points of linear features using the R-tree method to ensure that points related to an interpolated position can be retrieved as quickly as possible. Finally, we test our method using a coal mine elevation dataset. The results confirm that our proposed method can generate DEMs smoothly and, in particular, avoid problems related to local distortion.
Resumen
La información geomórfica se omite en muchos de los métodos de generación de Modelos Digitales de Elevación (DEM, en inglés) que se elaboran a partir de líneas de contorno, lo que resulta en errores significativos durante la interpolación. En este trabajo se presenta un esquema avanzado para el mejoramiento del método comprensivo regionalizado de interpolación lineal. Esta aproximación utiliza un método de ajuste móvil para un punto interpolado y selecciona puntos de elevación representativos o características geomórficas como un todo para mejorar la calidad de la interpolación. Se seleccionaron 16 puntos de acuerdo con ciertos criterios, en ocho direcciones alrededor del punto interpolado; por lo tanto, hay dos puntos en cada dirección, lo que es suficiente para proveer una representación precisa de las características geomórficas del DEM. El método propuesto consta de puntos virtuales de control para prevenir cambios repentinos en los resultados de la interpolación, lo que ayuda a vencer los problemas relacionados a la distorsión de la distribución geoespacial local en áreas donde la información de las características geomórficas es inadecuada. Se utilizó una función de interpolación spline con puntos de intersección y puntos de control virtual, que fueron utilizados para calcular el punto de elevación. Además, se indexaron todos los valores de elevación y los puntos espaciales de las características lineales con el método de árbol-R para asegurar que los puntos relacionados a una posición interpolada pueden ser recuperados tan rápido como sea posible. Finalmente, el método fue evaluado con la configuración de elevación de una mina de carbón. Los resultados confirman que el método propuesto puede generar modelos sin problemas y, en particular, evitar complicaciones relacionadas a distorsión local. |
| first_indexed | 2024-12-19T09:17:17Z |
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| institution | Directory Open Access Journal |
| issn | 1794-6190 2339-3459 |
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| publishDate | 2016-04-01 |
| publisher | Universidad Nacional de Colombia |
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| series | Earth Sciences Research Journal |
| spelling | doaj.art-0639c38b854e4da78bb14b58795101f82022-12-21T20:28:04ZengUniversidad Nacional de ColombiaEarth Sciences Research Journal1794-61902339-34592016-04-0120210.15446/esrj.v20n2.5534843763An algorithm for generation of DEMs from contour lines considering geomorphic featuresXiao-Ping RuiXue-Tao YuJin LuMuhammad Aqeel AshrafXian-Feng SongGeomorphic information is omitted from many existing methods of generating gridded digital elevation models (DEMs) from contour lines, resulting in significant errors during interpolation. Here, we present an advanced schema for improvement of the comprehensive regionalized method of linear interpolation. This approach uses a moving fitting method for an interpolated point and selects elevation points that are representative of geomorphic features as a whole to improve interpolation quality. A total of 16 points are selected, according to certain criteria, in eight directions surrounding the interpolated point; thus, there are two points in each direction, which is sufficient to provide an accurate representation of the geomorphic features of the DEM. Our method introduces virtual control points to prevent sudden changes in the interpolation results, which helps to overcome problems related to the distortion of the local geospatial distribution in areas where feature geomorphic information is inadequate. We construct the spline interpolation function using intersection points and virtual control points, all of which are applied to compute the point elevation. Moreover, we index all elevation values and spatial points of linear features using the R-tree method to ensure that points related to an interpolated position can be retrieved as quickly as possible. Finally, we test our method using a coal mine elevation dataset. The results confirm that our proposed method can generate DEMs smoothly and, in particular, avoid problems related to local distortion. Resumen La información geomórfica se omite en muchos de los métodos de generación de Modelos Digitales de Elevación (DEM, en inglés) que se elaboran a partir de líneas de contorno, lo que resulta en errores significativos durante la interpolación. En este trabajo se presenta un esquema avanzado para el mejoramiento del método comprensivo regionalizado de interpolación lineal. Esta aproximación utiliza un método de ajuste móvil para un punto interpolado y selecciona puntos de elevación representativos o características geomórficas como un todo para mejorar la calidad de la interpolación. Se seleccionaron 16 puntos de acuerdo con ciertos criterios, en ocho direcciones alrededor del punto interpolado; por lo tanto, hay dos puntos en cada dirección, lo que es suficiente para proveer una representación precisa de las características geomórficas del DEM. El método propuesto consta de puntos virtuales de control para prevenir cambios repentinos en los resultados de la interpolación, lo que ayuda a vencer los problemas relacionados a la distorsión de la distribución geoespacial local en áreas donde la información de las características geomórficas es inadecuada. Se utilizó una función de interpolación spline con puntos de intersección y puntos de control virtual, que fueron utilizados para calcular el punto de elevación. Además, se indexaron todos los valores de elevación y los puntos espaciales de las características lineales con el método de árbol-R para asegurar que los puntos relacionados a una posición interpolada pueden ser recuperados tan rápido como sea posible. Finalmente, el método fue evaluado con la configuración de elevación de una mina de carbón. Los resultados confirman que el método propuesto puede generar modelos sin problemas y, en particular, evitar complicaciones relacionadas a distorsión local.https://revistas.unal.edu.co/index.php/esrj/article/view/55348Digital Elevation Models (DEM)interpolation pointscontour lines mapgeomorphic featuresModelos de Evaluación Digitalpuntos de interpolaciónmapas lineales de contornocaracterísticas geomórficas. |
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