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地形制图与分析 地形制图与分析 DEM的表示方法 地形制图 地形分析 地形制图与分析 陆地表面是三维表面，GIS软件包将高程数据（z值）作为点或像元位置的属性数据 栅格数据中， z值对应于像元值 矢量数据中， z值存储在属性表中 GIS软件中的地形分析功能模块 ArcView有Spatial Analyst和3-D Analyst ARC/INFO有Spatial Modeling MGE有Terrain Analyst SPANS有Topographer 地形制图与分析 数据高程模型（Digital Elevation Model）简称DEM，是以数字的形式按一定结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的数字模型，也是地形形状大小和起伏的数字描述。 DEM数据来源是卫星影像、雷达数据、激光雷达 （LIDAR） 地形制图与分析 DEM的核心是地形表面特征点的三维坐标数据和一套对地表提供连续描述的算法，最基本的DEM是由一系列地面点x，y位置及其相联系的高程Z所组成，用数学函数式的表达是：Z=f(x，y)，(x，y)∈DEM所在的区域。 地形制图与分析 尽管DEM是为了模拟地面起伏而发展起来的，但也可以用来模拟其他二维表面上连续变化的特征，比如说还可以表示地面景观的属性，地面温度、降水、地球磁力、重力、土地利用、土壤类型等其它地面特性信息，此时的DEM也称为数字地形模型(Digital Terrain Models)，简称DTM。 地形制图与分析 DEM的表示方法 在地理信息系统中，DEM最主要的三种表示模型是：规则格网模型，等高线模型和不规则三角网模型。 DEM的表示方法 规则格网模型：通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。规则网格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。 对网格单元值的理解 网格单元的数值是其中所有点的高程值，即格网单元对应的地面面积内高程是均一的高度。 网格单元的数值是网格中心点的高程或该网格单元的平均高程值。 DEM的表示方法 等高线模型：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。 DEM的表示方法 不规则三角网（TIN）模型 ：TIN模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程）。所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。 DEM的表示方法 不规则三角网(TIN)表示法克服了高程矩阵中冗余数据的问题，而且能更加有效地用于各类以DTM为基础的计算。但其结构复杂。 选择点的算法： VIP法和最大z容差算法 构建三角网的算法: 德劳内三角测量法 TIN VIP法 将基于点的数字高程模型转换为高程格网 选择要评估的点 评价该点的重要性 由该点的邻域插值得到 本质上是一种领域运算 TIN VIP法 算法： 首先选取一个3*3的窗口， 利用P点的4对（上下B-F,左右H-D,右上和左下C-G, 左上和右下A-E）邻域之一内插P点的高程 得到P点的高程估计值Pe，与P点的实际高度Ph作比较 得到Pe和Ph的高度差d，和Ph到ZGZC的垂线s（因为s在平地或陡坡地区的测算比d好，选s作为度量标准） 计算四个偏差量，取平均值作为度量标准 TIN VIP法 依次计算出高程格网每个单元的重要性值，这些值的分布通常显示为正态分布，大多数单元的重要性比较低 TIN 最大z容差算法 对于高程格网的每个点，其原始高程与由不规则三角网内插的高程之差在指定的最大z容差之内。 采用的是迭代的算法 ARC/INFO的LATTICTIN ArcView的3-D Analyst TIN 最大z容差算法 算法： 构建一个初始的不规则三角网 计算格网中每个点与所落入三角面的高差 这些差值与指定的Z值比较，如果大于Z，则标记该点并将其添加到不规则三角网原型中 格网中每个点都检测以后，用标记的点重新计算三角网 直到所有落入三角形内的点都在指定的容差Z内 TIN 构建三角网的算法 德劳内三角测量法 特点：所有节点与其最临近的点组成三角形； 三角形尽可能为等角的或密集的 地形制图 等高线法 垂直剖面法 地貌晕渲法 分层设色法 透视图法 等高线法 等高线是一种等值线，连接相同高程的点，等高距代表等高线之间的垂直距离 等高线的排列及其模式是地形的反映 陡峭地形等高线间距紧密 沿着河流等高线向上游方向弯曲 等高线法 等高线的自动生成步骤： 探查等高线与格网单