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lxsgis@163.com 地理信息系统原理与应用 第八章 DEM与数字地形分析 1.基本概念 2.DEM建立 3.数字地形分析 4.数字高程模型应用 5.空间分析综合应用实例－一个伐木公司的决策 1.基本概念 1.1数字高程模型 1.2数字地形分析 1.1数字高程模型 地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。 以某一地理范围内的地形数据为基础，通过一定的数学变换，将该地理范围内的地形地物以三维空间的形式表示在一个二维的画面上，以离散分布的平面点来模拟分布的地形。 地面高程的数字表示，由一系列地面点的x，y位置及其相联系的高程z所组成，DTM中最基本的部分。 数字地形模型（DTM）中地形属性为高程时称为数字高程模型(DEM)。 在GIS中，DEM是建立DTM的基础数据，其它的地形要素可由DEM直接或间接导出，称为“派生数据”，如坡度、坡向。 格网DEM的缺点 不能准确表示地形的结构和细部； 格网DEM数据量大，给数据管理带来不方便，通常要进行压缩存储。 等高线常被存成一个有序的坐标点序列，可认为是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。 等高线模型只表达区域的部分高程值，常需要一种插值方法来计算落在等高线外的其它点的高程。 不规则三角网 1.2数字地形分析 数字地形分析（Digital Terrain Analysis） 在数字高程模型上进行地形属性计算和特征提取的数字信息处理技术。 DTA技术是各种与地形因素相关空间模拟技术的基础。 地形属性包括 地形曲面参数 地形形态特征 地形统计特征 复合地形属性 地形曲面参数（parameters） 具有明确的数学表达式和物理定义，可在DEM上直接量算，如坡度、坡向、曲率等。 地形形态特征（features） 地表形态和特征的定性表达，可在DEM上直接提取； 定义明确，边界条件有一定的模糊性，难以用数学表达式表达。 地形统计特征（statistics） 地表区域统计学上的特征。 复合地形属性（compound attributes） 在地形曲面参数和地形形态特征基础上，利用应用学科（如水文学、地貌学和土壤学）的应用模型建立的环境变量。 数字地形分析方法 提取坡面地形因子 坡度、坡向、平面曲率、坡面曲率、地形起伏度、粗糙度、切割深度 提取特征地形要素 水文分析：提取水系、山脊线、谷底线等。 可视域分析：通视性和可视域。 地形统计特征分析 2.DEM建立 2.1DEM数据源 2.2DEM采集方法与生成 2.3基于GIS的DEM及TIN的建立 最初的航天遥感因为精度原因，其遥感数据在生产实践上并没有太多的应用价值，但随着精度的不断提高，航天遥感影像是快速获取高精度、高分辨率DEM最有希望的数据源。 2.2 DEM采集方法与生成 主要要求简单了解各DEM采集方法的特性以及DEM生成的简单流程。 2.3基于GIS的DEM及TIN的建立 由采样点建立表面 在视图中添加4426个采样点专题feapt-clip1 ； 利用【Surface】菜单中的【Interpolate Grid】命令设定输出专题的范围、栅格单元大小及栅格行、列数。 在接下来出现的Interpolate Surface对话框中选择内插方法。 生成新的栅格主题Surface from Feapt-clip1.shp 如图所示。 由点、线数据生成TIN转为GRID 添加并激活点层面feapt-clip1（4426个点）和线层面terlk-clip1（313条线）。 利用【Surface】菜单下的【Create TIN from features】来定义每个专题的数据使用方式。 生成的TIN数据如下图所示。 利用【Theme】菜单下的【Convert to grid】生成新的Grid层面。 ArcGIS应用过程 工程中的挖填方实验----由等高线生成不规则三角网（TIN） 等高线数据与边界范围 3D属性设置 3.数字地形分析 3.1基本因子分析 3.2地形特征分析 3.3流域分析 3.4可视性分析 3.1基本因子分析 地形指标是基本的自然地理要素，也是对人类生产和生活影响最大的自然要素。 地形指标提取对水土流失、土地利用、土地资源评价和城市规划等研究起重要的作用。 地形指标根据研究区域尺度的不同有许多因子。 以下我们主要介绍坡度、坡向、剖面曲率、平面曲率和地形起伏度等的计算。 坡度的提取 添加Dem数据并激活它。 利用【Surface】菜单中的【Derive Slope】命令可生成新的坡度主题slope of Calc2。 坡向的提取 添加并激活DEM数据； 利用【Surface】菜单中的【Derive Aspect】命令生成坡向主题Aspect of Calc2。 剖