1.数字高程模型概论.ppt

* 数学描述：通过采样点建立地形的数学曲面，通常用傅里叶、多项式等。 图形：把地形采样点联结成各种简单的图形网络，并用图形网络逼近地形表面，常用的有正方形网格、三角形网格、等高线等等。 图像：各种影像数据和绘图方式对地形的描述，如航空影像、遥感影像、地貌晕眩图、透视图等。 * 编辑处理主要是对DEM数据点的删除、增加、移动、替换等编辑手段。 DEM滤波包括高通滤波、低通滤波。低通滤波实现DEM数据的平滑处理，高通则突出地形的结构特征，滤波也可实现数据的压缩、数据聚合、重采样等。 大范围的数据一般进行分块组织、DEM的合并和拼接可实现对同一区域DEM的无缝漫游和浏览。 * DEM并不是对地形简单的表达，其真正价值在于DEM所蕴含的各种地形地貌结构信息，这些是进行各种地学应用分析所必需的信息，一般需要通过空间分析算法实现。在DEM上进行各类地形信息提取的过程称为数字地形分析。 地形分析的内容与地形模型紧密相关，不同结构的DEM，其地形信息的提取也不完全相同。 * 地形的可视化是对地形的直观的图形表达、是人们认识和了解地形的基本工具。 从技术角度来讲分为静态可视化和交互式动态可视化两种。 DEM可视化既适合于原始地形地貌表达，也适合于对DEM分析结果的表达。 * * GIS是对地理空间数据进行采集、存储管理、检索、分析、建模和显示的计算机信息系统。其实质是在二维地理空间上对地下、地表和空中诸地理信息的数字化表达和管理，这也正是DEM实质所在，从这一意义上讲，数字高程模型是地理信息系统在概念和方法上的萌芽。 GIS的发展已从初期简单的查询和制图，转向复杂的空间分析、空间建模、空间决策等高级应用上，在数据管理上从简单的栅格数据，矢量数据管理转向多元数据融合。DEM作为地表地形信息的集合，自然是GIS空间数据库的核心和各种地学分析的基础数据。 DEM在GIS的发展过程中对GIS在数据采集、数据组织、数据分析和可视化方面的贡献非常大，许多算法和方法可以直接在GIS中使用，它已经不再是简单数据集合，而是一种地理信息数据处理的技术和方法。 数据采集：早期，人们希望通过研究数学插值方法提高DEM精度，随着认识的提高，发现无法依靠插值方法提高多少精度，采样时失去的精度通过内插可能永远得不到弥补。因此，20世纪70年代，大家主要研究布点方法、布点密度、优化采样等问题，随后出现了随机分布采样、规则分布采样、串采样，最具代表性的是马卡洛维奇1973年提出的渐进采样、以及随后他提出的选择采样，混合采样等技术。 如同野外测量一样，DEM数据采样的基本原则是通过最少的采样点来恢复和重建地形表面。如，复杂地形地区布置较密、而平坦地区分布较少。同时地形点尽量位于地形骨架线和地形特征点（山脊、山谷、坡度变化点、方向变化点、坡脚、山顶）。不论是那种采样方法，原则上是对高程采样设计，但有其普遍意义，适合GIS中的地质、土壤、气候等数据的采集。 空间数据内插技术实现了在离散采样点基础上的连续表面建模，同时也可对未采样点处的属性值进行估算，这是分析地理空间变化规律和趋势的有力工具。高逼真的地形建模技术和快速的内插算法是DEM研究领域长期以来追求的目标。除了传统的空间插值方法如多项式、趋势面拟合、样条函数、傅里叶级数等方法，现在还出现了其他相关学科的内插方法，如克里金、有限元等方法。这些方法极大的丰富了GIS中的空间数据内插、分析和建模技术。 * 信号传播环境如地形、建筑物、植被特征、天气状况等是影响通讯信号的关键因素。 DEM数据、地物数据是建立飞机防撞系统、地面接近警告系统、飞行管理调度系统、地形辅助导航系统的基本数据源。 DEM与遥感影像复合提供综合、全面、动态的矿山变化信息，解决矿山勘探的实际问题：矿山测绘、矿山地表沉陷监测、矿区土地复垦与生态重建、露天矿边坡监测、矿山三维仿真等。 规划中的项目选址（道路、水库）、开发建设中土方量计算等。 * 可以较好地将地表三维可视化；能够方便地计算坡度、坡向等各种地形因子；求算体积、表面积；派生等高线、坡度图、断面图；与其他专题信息进行叠置分析； 规划中的项目选址（道路、水库）、开发建设中土方量计算、通视性的判断...... 在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析不可或缺的基础：汇水区分析、水系网络分析、淹没分析…… …… DEM主要功能 主要包括： 高程内插： 拟合曲面内插： 等高线内插： 可视区域分析； 面积体积计算； 坡度、坡向、曲率计算 晕渲图 DEM与GIS的关系 数据采集方法 空间数据内插方法 空间分析技术与方法 DEM的应用 科学研究应用：区域、全球气候变化研究；水资源、野生动植物分布；地质、水文模型建立；地形地貌分析；土地分类、土地利用、土地覆盖变化等… 商业工程应用：通讯基站选址、通讯网络规划、移