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地形分析DEM的应用3基于DEM的流域分析
地理信息系统——GIS空间查询与分析 不 动 产 学 院 空 间 分 析 类 型 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 地 形 分 析 三、DEM的应用 5、地貌晕渲图绘制 三、DEM的应用 6、模拟飞行 地 形 地 理 信 息 系 统 胡 嘉 骢 GIS空间查询与分析 2007-04 BNUEP 2007-04 主讲教师:胡嘉骢 基本的空间分析包括: 空间查询 空间量算 缓冲区分析 叠置分析 网络分析 空间统计分析 空间插值 地形分析 空间分析模型 简单的空间分析 复杂的空间分析 面向应用的空间分析 一、DEM概述 1、含义: DEM(Digital Elevation Models),是国家基础空间数据的重要组成部分,它表示地表区域上地形的三维向量的有限序列,即地表单元上高程的集合,数学表达为:z = f(x,y)。 DTM:当z为其他二维表面上连续变化的地理特征,如坡度、坡向、地面温度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其他地面诸特征,此时的DEM成为DTM(Digital Terrain Models)。 2、表示法: 3、表示模型 (1) 规则格网法(Grid) 规则格网法是把DEM表示成高程矩阵,此时,DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生。 优点:结构简单,计算机对矩阵的处理比较方便,高程矩阵已成为DEM最通用的形式。高程矩阵特别有利于各种应用。 但Grid系统也有下列缺点:a) 地形简单的地区存在大量冗余数据; b) 如不改变格网大小,则无法适用于起伏程度不同的地区;c) 对于某些特殊计算如视线计算时,格网的轴线方向被夸大;d) 由于栅格过于粗略,不能精确表示地形的关键特征,如山峰、洼坑、山脊等; (2)等高线法 用等高线法表示高程,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。 等高线通常被存储成一个有序的坐标点序列,可以认为是一条带有高程值属性的简单多边形或多边形弧段。由于等高线模型只是表达了区域的部分高程值,往往需要一种插值方法来计算落在等高线以外的其他点的高程,又因为这些点是落在两条等高线包围的区域内,所以,通常只要使用外包的两条等高线的高程进行插值。 等高线DEM 3、表示模型 3、表示模型 (3)不规则三角网(TIN)法 TIN(Triangulated 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(在连接时,尽可能地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——Delaunay)。 因为TIN可根据地形的复杂程度来确定采样点的密度和位置,能充分表示地形特征点和线,从而减少了地形较平坦地区的数据冗余。同时,在计算(如坡度)效率方面又优于纯粹基于等高线的方法。 三角网DEM 三角网的一种存储方式 4、DEM 特点 1)容易以多种形式显示地形信息。地形数据经过计算机软件处理过后,产生多种比例尺的地形图、纵横断面图和立体图。而常规地形图一经制作完成后,比例尺不容易改变或需要人工处理。 2)精度不会损失。常规地图随着时间的推移,图纸将会变形,失掉原有的精度。而DEM采用数字媒介,因而能保持精度不变。另外,由常规的地图用人工的方法制作其他种类的地图,精度会受到损失,而由DEM直接输出,精度可得到控制。 3)容易实现自动化、实时化。常规地图要增加和修改都必须重复相同的工序,劳动强度大而且周期长,而DEM由于是数字形式的,所以增加和修改地形信息只需将修改信息直接输入计算机,经软件处理后即可得各种地形图。 与传统地形图比较,DEM作为地形表面的一种数字表达形式有如下特点: 1)作为国家地理信息的基础数据; 2)土木工程、景观建筑与矿山工程规划与设计; 3)为军事目的而进行的三维显示; 4)景观设计与城市规划; 5)流水线分析、可视性分析; 6)交通路线的规划与大坝选址; 7)不同地表的统计分析与比较; 8)生成坡度图、坡向图、剖面图,辅助地貌分析、估计侵蚀和径流等; 9)作为背景叠加各
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