第九章数字地形模型与地形分析.ppt.ppt

地理信息系统导论 3）点对区域通视 点对区域的通视算法是点对点算法的扩展。与点到线通视问题相同，P点沿数据边缘顺时针移动。逐点检查视点至P点的直线上的点是否通视。一个改进的算法思想是，视点到P点的视线遮挡点，最有可能是地形剖面线上高程最大的点。因此，可以将剖面线上的点按高程值进行排序，按降序依次检查排序后每个点是否通视，只要有一个点不满足通视条件，其余点不再检查。 5．DEM的分析和应用 5．1．4 特征地貌提取与地形自动分割 地形因素是影响流域地貌、水文、生物等过程的重要因子，地形属性的空间分布特征一直是人们用于描述这些空间过程变化的重要指标。基于DEM数据自动提取流域地貌特征和进行流域地形自动分割是进行流域空间模拟的基础技术。 5．DEM的分析和应用 主要包括两个方面： 1）流域地貌形态结构定义，定义能反映流域结构的特征地貌，建立格网DEM对应的微地貌特征。 2）特征地貌自动提取和地形自动分割算法。格网DEM数据是一些离散的高程点数据，每个数据本身不能反映实际地表的复杂性。为了从格网DEM数据中得到流域地貌形态结构，必须采用一个清晰的流域地貌结构模型，然后针对该结构模型设计自动提取算法。 5．DEM的分析和应用 1）流域结构定义 可以使用一个具有根的树状图来描述流域结构，目前绝大多数算法都沿用这一描述方法。在此结构中主要包括三个部分，即结点集、界线集和汇流区集。如图9-14所示。 图9-14：流域结构 （a.内部沟谷段 b. 外部沟谷段 c. 内部汇流区 d. 外部汇流区 e. 沟谷结点 f. 汇流源点 g. 分水线段 h. 分水线源点） 5．DEM的分析和应用 其具体内容包括几个概念： 1）沟谷线段：一条具有两侧汇流区的线段； 2）分水线段：一条具有两侧分水区的线段； 3）沟谷结点：两条或两条以上沟谷线的交点； 4）分水线结点：两条或两条以上分水线的交点； 5）沟谷源点：沟谷的上游起点； 6）分水线源点：分水线与流域边界的交点； 7）内部汇流区：汇流区边界不包含流域部分边界的汇流区； 8）外部汇流区：汇流区边界包括部分流域边界的汇流区。 5．DEM的分析和应用 2）流域特征地貌自动提取和地形自动分割 特征地貌定义与提取：根据网格点高程与周围高程值的关系，将格网点分为坡地、洼地、分水线、谷地、阶地和鞍部等几类。先计算中心点与八邻点的高程差，然后对高程差进行排序，再根据高程差序列的特性给中心点格网赋一个特征编码。然后通过一系列特征码的组合特征，用模式识别的方法，将格网点划分到已知的特征地貌类别。 5．DEM的分析和应用 5．1．5 DEM计算地形属性 由DEM派生的地形属性数据可以分为单要素属性和复合属性二种。前者可由高程数据直接计算得到，如坡度因子，坡向。后者是由几个单要素属性按一定关系组合成的复合指标，用于描述某种过程的空间变化，这种组合关系通常是经验关系，也可以使用简化的自然过程机理模型。单要素地形属性通常可以很容易地使用计算机程序计算得到，包括： 1）坡度、坡向 2）面积、体积 3）表面积 5．DEM的分析和应用 5．2三角网DEM分析应用 5．2．1三角网内插 在建立TIN后，可以由TIN解求该区域内任意一点的高程。TIN的内插与矩形格网的内插有不同的特点，其用于内插的点的检索比网格的检索要复杂。一般情况下仅用线性内插，即三角形三点确定的斜平面作为地表面，因而仅能保证地面连续而不能保证光滑。 5．DEM的分析和应用 5．2．2等高线追踪 基于TIN绘制等高线直接利用原始观测数据，避免了DTM内插的精度损失，因而等高线精度较高；对高程注记点附近的较短封闭等高线也能绘制；绘制的等高线分布在采样区域内而并不要求采样区域有规则四边形边界。而同一高程的等高线只穿过一个三角形最多一次，因而程序设计也较简单。但是，由于TIN的存贮结构不同，等高线的具体跟踪算法跟踪也有所不同。 5．DEM的分析和应用 图9-8：VIP方法示意 3．DEM模型之间相互转换 3．2．2启发丢弃法 该方法将重要点的选择作为一个优化问题进行处理。算法是给定一个格网DEM和转换后TIN中节点的数量限制，寻求一个TIN与规则格网DEM的最佳拟合。首先输入整个格网DEM，迭代进行计算，逐渐将那些不太重要的点删除，处理过程直到满足数量限制条件或满足一定精度为止。 3．DEM模型之间相互转换 具体过程如下（图9-9）： 1）算法的输入是TIN，每次去掉一个节点进行迭代，得到节点越来越少的TIN。很显然，可以将格网DEM作为输入，此时所有格网点视为TIN的节点，其方法是将格网