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DEM专题 目录 DEM概念 DEM分类 DEM坡面地形因子提取 DEM特征地形要素提取 DEM应用——水文分析 水文分析实例——以北京市大流域划分为例 知识提要 人们为了认识自然，改造自然，不断尝试用各种方法来描述表达周围的环境信息，其中利用地形图进行地形表面形态的表达就是其中之一 从早期的象形符号表示（用“鱼鳞”表达山体）、等高线地形图、影像地图到数字高程模型 DEM概念 DEM（Digital Elevation Model 数字高程模型）是地形曲面的数字化表达。 从数学的角度，DEM是一种用x、y、z坐标对地球表面地形地貌的一种离散数字表达，是表示区域D上的三维向量有限序列，用函数的形式表述为： Vi=(Xi，Yi， Zi) (i=1，2，3，…，n) 式中Xi、Yi为平面坐标，Zi是（Xi，Yi）所对应的高程值。 DEM是DTM（Digital Terrain Model 数字地形模型）的一个子集。 DEM分类 DEM分类 不连续DEM 每一高程单元在立体空间中是阶跃的。 DEM分类 DEM分类 连续的DEM 每一高程单元在立体空间中连续，但一阶导数可以不连续，即构成表面不光滑。 DEM分类 连续的表面光滑的DEM DEM分析 如同等高线地形图，DEM并不是地形的简单表达，其真正价值在于DEM所蕴含的各种地形地貌结构信息，这些信息是进行各种地学应用分析所必须的信息 。 在DEM上进行各类地形提取的过程称为数字地形分析 DEM地形分析可分为基本地形信息分析和复杂地形信息分析两类。 坡面地形因子提取 坡面因子分类体系 坡度、坡向 坡度表示了局部地表坡面的倾斜程度，坡度大小直接影响着地表物质流动与能量转换的规模与强度，是制约生产力空间布局的重要因子。 坡向是决定地表面局部地面接收阳光和重新分配太阳辐射量的重要地形因子之一。直接造成局部地区气候特征的差异，同时也直接影响到诸如土壤水分、地面无霜期、作物生长适宜性程度等多项重要的农业生产指标 坡度 地表面任一点的坡度是指过该点的切平面与水平地面的夹角。 坡度、坡向 坡度（slope） 实际应用中，坡度有两种表示方法 坡度(Degree of slope):水平面与地形面夹角 坡度百分比(percent of slope):高程增量与水平增量之比的百分数 坡度（slope） 坡度 坡度（slope） 坡度百分比 坡向（aspect） 坡度变率 坡度变率是地面坡度在微分空间的变化率。是依据坡度的求算原理，在所提取的坡度值的基础上对地面每一点再求一次坡度。坡度是地面高程的变化率的求解，因此，坡度变率表征了地表面高程相对于水平面变化的二阶导数。坡度变率在一定程度上可以很好的反映剖面曲率信息。 坡向变率 坡向变率是指在提取坡向基础上，提取坡向的变化率。亦即坡向之坡度。可以很好的反映等高线弯曲程度。 平面曲率 地面曲率是对地形表面一点扭曲变化程度的定量化度量因子。地面曲率在垂直和水平方向上分量分别称为剖面曲率和平面曲率。 平面曲率指在地形表面上，具体到任何一点，过该点水平面沿水平方向切地形表面所得的曲线在该点的曲率。 平面曲率描述的是地表曲面沿水平方向的弯曲、变化情况、也就是该点所在的地面等高线的弯曲程度。 平面曲率 剖面曲率 剖面曲率是对地面坡度的沿最大坡降方向地面高程变化率的度量 特征地形要素 特征地形要素主要是指对地形在地表的空间分布特征具有控制作用的点、线或面状要素。 特征地形要素构成地表地形与起伏变化的基本框架 特征地形要素从表示内容上可分为地形特征点和特征线两大类。 地形特征点：山顶点、凹陷点、脊点、谷点等。 地形特征线：山脊线、山谷线等。 山顶点 山顶点指那些在特定领域范围内，该点都比周围点高的点。山顶点是地形的重要特征点，它的分布和密度反映了地貌的发育特征同时也制约地貌发育。 山脊线、山谷线 山脊线和山谷线构成了地形起伏变化的分界线。因此，它对于地形地貌研究具有重要的意义。 对于水文物理过程研究而言，由于山脊、山谷分别表示分水性与汇水性，所以山脊线与山谷线的提取实质上也是分水线和汇水线的提取。 山脊线 山谷线 水文分析 水文分析是DEM数字地形分析的一个重要方面。基于DEM地表水文分析的主要内容是利用水文分析工具提取水流方向、流水累积量、水流长度、河流网络、河网分级和流域分割等。 无洼地DEM生成 DEM是比较光滑的地形表面模型。一般生成DEM都是通过插值得来的，由于插值过程中，由于采集的原始数据的密度、分布、精度以及插值方法的影响，会对DEM产生一定的误差，很可能造成DEM表面存在一些凹陷的区域。在进行水流方向计算时由于这些区域的存在往往得到不合理的甚至错误的水流方向。因此，要对这些洼地进行填充 无洼地DEM生成