第六章 数字地面模型的建立及应用1.ppt

数字地面模型（DTM）及其应用 概述 数字高程模型的数据获取及预处理 数字高程模型的内插方法 DEM的精度及存贮管理 三角网数字地面模型 概述 数字地面模型的发展过程 数字地面模型DTM（Digital Terrain Model）Miller教授1956年提出来。数字地面模型就是用一个用于表示地面特征的空间分布的数据阵列，最常用的是用一系列地面点的平面坐标X、Y以及该点的高程Z或属性组成的数字阵列。 数字摄影测量的DEM数据采集方式 沿等高线采样：沿等高线采样可按等距离间隔记录数据或按等时间间隔记录数据方式进行 。 规则格网采样：该方法的优点是方法简单、精度较高、作业效率也较高；缺点是特征点可能丢失。 需注意的是，地形特征线是表示地貌形态、特征的重要结构线。若在等高线绘制过程中不考虑地形特征线，就不能正确地表示地貌形态、降低精度，就不能完整地表达山脊山谷的走向及地貌的细部。因此，必须在DEM数据采集、建立及应用的整个过程中考虑地形特征线。 等高线光滑（曲线内插 ) 曲线应通过已知的等高线点（称为节点） 曲线在节点处光滑，即其一阶导数（或二阶导数）是连续的 相邻两个节点间的曲线没有多余的摆动； 同一等高线自身不能相交。 作业题 1、什么是DTM与DEM？DEM有哪几种主要的形式，其优缺点各是什么？ 2、简述一下移动曲面法内插DEM的过程。 内插等高线点 等高线的起点和终点的处理 与边界相交的等高线为开曲线，不与边界相交的等高线为闭曲线 有哪些信誉好的足球投注网站下一个等高线点 当 时，OUT＝2，并令，下一格网为(i+1,j), IN=4； 若格网中有高程为zK的两条等高线通过， 1 2 3 4 i,j i,j+1 i+1,j+1 i+1,j 经过上述的等高线跟踪与光滑处理，即可将等高线图经数控绘图仪绘出或显示在计算机屏幕上。 对点的选择除了满足n＞6外，还应保证各个象限都有数据点，当地形起伏较大时，半径R不能取得很大。当数据点较稀或分布不均匀时，利用二次曲面移动拟合可能产生很大的误差，因为解的稳定性取决于法方程的状态，而法方程的状态与点位分布有关 移动曲面拟合法注意事项 二、多面函数法DEM内插 “任何一个圆滑的数学表面总是可以用一系列有规则的数学表面的总和，以任意的精度进行逼近。”也就是一个数学表面上某点（X，Y）处高程Z的表达式为: 核函数 可任选其中n个为核函数的中心点Pj(Xj,Yj) 各数据点应满足 i=1,2…m 误差方程 法化求解得 m=n 全部数据点取为核函数的中心 多面函数法解算 任意一点上的高程Zk(Kn)为 其中 m=n 全部数据点取为核函数的中心 多面函数法解算 三、有限元法DEM内插 为了解算一个函数，把它分成为许多适当大小的“单元”，在每一单元中用一个简单的函数，例如多项式来近似地代表它。对于曲面，也可以用大量的有限面积单元来趋近它。 DEM的存贮管理 1.DEM数据文件的存贮： 文件头+各格网点的高程 2 地形数据库 ：将整个范围划分成若干地区，每一地区建立一个子库，将这些地区合并成一个高一层次的大区域构成整个范围的数据库 DEM的管理 若DEM以图幅为单位存贮，每一存贮单位可能由多个模型拼接而成，因而要建立一套管理软件，以完成DEM按图幅为单位的存贮、接边及更新工作 用户只能读取的，而不能写入 ，只有DEM维护管理人员才有权写入 三角网数字地面模型 三角网数字地面模型的构建 应尽可能保证每个三角形是锐角三角形或三边的长度近似相等，避免出现过大的钝角和过小的锐角 对非规则离散分布的特征点数据，可以建立各种非规则网的DEM，最简单是不规则三角网（TIN-Triangulated Irregular Network） 角度判断法建立TIN ?将原始数据分块 该方法是当已知三角形的两个顶点（即一条边）后，利用余弦定理计算备选第三顶点的三角形内角的大小，选择最大者对应的点为该三角形的第三顶点。 检索所处理三角形邻近点 则C为该三角形第三顶点 A B C1 C2 C3 ?确定第一个三角形 角度判断法建立TIN A B 与A点距离最近的点 C1 C2 C3 示意图 哪个内角最大 ? 三角形的扩展 依次对每一个已生成的三角形的新增加的两边，按角度最大的原则向外进行扩展，并进行是否重复的检测。 角度判断法建立TIN ? 向外扩展的处理。若从顶点为P1(X1,Y1), P2(X2,Y2), P3(X3,Y3)的三角形之P1P2边向外扩展，应取位于直线P1P2与P3异侧的点 p1 p3 p2 P1P2直线方程为 若备选点P之坐标为（X，Y） ? 重复与交叉的检测。任意一边最多只能是两个三角形的公共边， 泰森多边形与狄