第4 地形分析.ppt

第4部分 地形分析 第一节 数字地面模型 第二节 获取数字地面模型的数据源和方法 第三节 地形制图 第四节 地形表面分析 第五节 流域 一、DTM与DEM的概念 1、数字地形地面模型DTM（Digital Terrain Model）是利用一个任意坐标场中大量选择的已知（x,y,z）的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示，即DTM就是地形表面简单的数字表示。 x,y为二维平面坐标，z为任意地面属性的第三维坐标，如高度、坡度、坡向、土壤等。 1．规则格网模型 将区域空间切分为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。数学上可以表示为一个矩阵，在计算机实现中则是一个二维数组。每个格网单元或数组的一个元素，对应一个高程值。 2）规则格网高程模型的优点 a、很容易地用计算机进行处理，特别是栅格数据结构的地理信息系统 b、很容易地计算等高线、坡度坡向、山坡阴影和自动提取流域地形，使得它成为DEM最广泛使用的格式。 3）规则格网高程模型的缺点 　a、不能准确表示地形的结构和细部。 　b、格网DEM的另一个缺点是数据量过大，给数据管理带来了不方便，通常要进行压缩存储。 2 不规则三角网（TIN）模型 1）不规则三角形（TIN：Trangulated Irregular Network ）表示法 利用所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面（连接时，尽可能确保每个三角形都是锐角三角形或是三边的长度近似相等）。 3、等高线模型 　等高线模型表示高程，高程值的集合是已知的，每一条等高线对应一个已知的高程值，这样一系列等高线集合和它们的高程值一起就构成了一种地面高程模型。如图所示。 DEM的实例（1） DEM的实例（2） DEM的实例（3） 第二节、DEM的数据采集 一、DEM的数据源及数据采集 1、航空或航天遥感图像 这种方法以航空或航天遥感立体像对为数据源，用摄影测量的方法建立空间地形立体模型，量取密集数字高程数据，建立DEM。采集数据的摄影测量仪器包括各种解析的和数字的摄影测量与遥感仪器。 2.地形图 主要以国家近期地形图为数据源，从中量取中等密度地面点集的数字高程，建立DEM。其方法有下列几种： 1）手工方法 采用方格膜片、网点板或带刻划的平移角尺叠置在地形上，并使地形图的格网与网点板或膜片的格网线逐格匹配定位，自上而下，逐行从左到右量取高程。当格网交点落在相邻等高线之间时，用目视线性内插方法估计高程值。这种方法获取的是规则的格网DEM，它的优点是几乎不需要购置仪器设备，而且操作简便。 2）手扶跟踪数字化仪采集 采集方式有：沿主要等高线采集平面曲率极值点，并选采高程注记点和线性加密点作补充；逐条等高线的线方式连续采集样点，并采集所有高程注记点作补充，这种方式适用于等高线较稀疏的平坦地区；沿计曲线和坡折线采集曲率极值点，并补采峰－鞍线和水边线的支撑点，分别以等高线，峰－鞍链和边界链格式存储。 3）扫描数字化仪采集 这种方式采集速度最快，但数据编辑修改较为复杂。 3．地面实测记录 用电子速测仪（全站仪）和电子手簿或测距经纬仪配合笔记本电脑，在已知点位的测站上，观测到目标点的方向、距离和高差三个要素。计算出目标点的x,y,z三维坐标，存储于电子手簿或袖珍计算机中，成为建立DEM的原始数据。 这种方法一般用于建立小范围大比例尺（比例尺大于1：5000）区域的DEM，对高程的精度要求较高。另外气压测高法获取地面稀疏点集的高程数据，也可用来建立对高程精度要求不高的DEM。 第一节 数字地面模型分析 地形因子的自动提取 坡度计算； 坡向分析； 曲面面积计算； 地表粗糙度计算； 高程及变异分析； 谷脊特征分析； 日照强度的分析； 淹没边界的计算。 地表形态的自动分类 拟定地形分类决策表； 建立地形类型分类系统； 输出地形类型图。 地学剖面的绘制和分析 建立数字高程模型； 确定地形剖面线的位置； 剖面线交点的内插计算； 地形剖面线及相关地理信息（地质、土壤、土地利用等）的叠加表示和输出。 第三节 地形制图 一 绘制等高线 是以格网点高程数据或者离散的高程数据由栅格追踪法原理转换为矢量等值线所产生的。 二 绘制地面晕渲 晕渲图是以通过模拟实际地面本影与落影的方法反映实际地形起伏特征的重要的地图制图学方法。 地貌晕渲图制作 影响因子 太阳方位角AS：光源来向（顺0-360） 太阳高度角AH：光线与地面夹角（0-90） 坡度S、坡向A 相对辐射量 RF = cos (A - AS) sinS