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第四章空间表面建模
第四章 空间表面建模 数字地面模型 数字地面模型的实现 实习 数字地面模型 概念 数字地面模型(Digital Terrain Model,DTM):描述地面特性的空间分布的有序数值阵列。 数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM):地面特性为高程的DTM 地面特性 高程、地价、土地权属、土壤类型、土地利用类型 岩层深度、地貌特征等 数字高程模型 数字地面模型的实现 七类数字地面模型 规则格点(格网)数字地面模型 散点数字地面模型 等值线数字地面模型 曲面数字地面模型 线路数字地面模型 平面多边形数字地面模型 空间多边形数字地面模型 三种常见数字地面模型的实现1——TIN的生成 TIN(Triangle Irregular Net)的生成方法 首先取其中任意一点P1,在其余各点中搜寻与些点最近的点P2,连接P1与P2构成第一条边 然后在其余所有点中寻找与这条边最近的点,找到后即可构成第一个多边形 以三角形新生成的两边为底边分别寻找它们最近的点构成第二个、第三个三角形 依此类推,直到把所有的点都连入三角网中 示例 全国气象站点 TIN的生成 三种常见数字地面模型的实现2——格网的生成 格网(Grid)的生成方法 在采样点不足的情况下,通过空间插值的方法生成格网,利用有限数据的样本点来估计未知点的值。 为什么要插值:降低花费 插值的前提假设:所有空间地物是彼此关联的,即离得近的地物点其属性较为相近。 几种常用的插值 方法:反距离权重法 、双线性内插法、趋势面插值、样条插值、克里金插值 反距离权重法(IDW) 基本思路:距离越远对待插点的影响越小 基本公式: 三种常见数字地面模型的实现2 ——格网的生成 双线性插值 线性插值(假设:高程在直线上呈比例变化) 基本公式: 不规则点双线性插值 规则点双线性插值 三种常见数字地面模型的实现2 ——格网的生成 趋势面插值 思路:用一个通过各个空间采样点的空间曲面来模拟地形表面,常用的是二次多项式 基本公式: 样条(Spline)插值 思路:利用样本点,采用一定的数学函数拟合出一个光滑曲面,使该曲面曲率最小,且通过所有的样本点。 相当于扭曲一条橡皮让它通过所有的点,同时曲率最小。 两种样条插值方法:规则样条和张力样条 三种常见数字地面模型的实现2 ——格网的生成 克里金插值(Kriging) 思路:首先考虑空间属性在空间位置上的变异分布,确定对一个待插点值有影响的距离范围,然后用此范围内的采样点来估计待插点属性值 是一种求最优线性无偏内插估计量的方法(线性、无偏、最小估计方差) 基本步骤: 输入原始数据 数据检验与分析 直方图的计算 计算变异函数 克里金插值 演示 三种常见数字地面模型的实现3 ——等值线的生成 等值线的生成 TIN生成等值线 确定各边上有无等值点 等值点的追踪 格网法绘制等值线 等值点位置的确定 等值点的追踪 实习十二 数字地面模型 创建TIN表面 在ARCMAP中添加气象站点的数据,并打开3D Analyst工具条,设置选项(options) 在工具条上点击3D Analystcreate/modify TINCreate TIN from features 调整TIN的显示属性 用TIN生成等值线(contour) 空间插值 在ARCMAP中添加气象站点的数据,并打开3D Analyst工具条,设置选项(options) 分别采用IDW、Spline、Kriging法对降水数据进行插值(在工具条上点击3D AnalystInterpolate to raster 比较三种方法所得结果的不同,分析不同插值方法的特点 用插值后的结果生成降水等值线,并将800、1600、2400、3200、4000的等值线加粗表示 将全国行政区划数据加载到图中(略) DEM的三维显示 打开Arcscene,加载C:\arcgis\ArcTutor\Spatial中的Elevation数据 设置显示所用的高程(在该数据图层上点击右键,propertiesbase height,选择obtain heights for layer from surface)及颜色 创建山体阴影,并设置其高程,用40%的透明度显示 * * A B C D C P A B E F A P D E C B A B C F E *
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