农业-DEM及其应用.PPT

* * * DEM及其应用 基本概念 DEM生成 ( Generation ) DEM操作 ( Manipulation ) DEM解译 ( Interpretation ) DEM可视化(Visualization ) DEM应用( Application ) 主要内容 Digital Terrain Model (DTM) Digital Elevation Model (DEM) Triangulated Irregular Network (TIN) 常用术语 数据流 地形表面表示 绘画 摄影（正射影象） 等高线地形图 透视图 真3D表示 基本概念 DTM定义： 描述地面诸特性空间分布的有序数值阵列。 k=特征值，a=特征类型 DEM定义： 表示地形起伏的三维有限数字阵列。 即用三维向量描述高程的空间分布 DEM特点： 便于存储、更新、传播、自动处理； 多比例尺，如1：1万覆盖了1：5万或1：25万； 特别适合于各种定量分析与三维建模。 k=fa(x,y) h=f(x,y) 点数据 规则分布（ 均匀密度、可变密度）、 不规则分布、 重要的特征点（峰顶、谷底、控制点）。 线数据 等高线、 剖面线、 重要的特征线（山脊、河谷等）。 DEM表现方式 DEM数据结构 1 正方形格网 Grid 2 不规则三角网TIN DEM 生成 一般问题 精度accuracy， ?=a ? ?raw+b ? (d ? tan?)2 地形特征[?) 采样点的密度和分布[d] 原始数据的精度[?raw] 表面建模的方法(a,b) 成本cost ， 效率efficiency。 不同坡度?条件下的等高距CI与等价的DEM分辨率d 特征点、线对DEM的贡献 地面测量：精度最高、适于大比例尺地形建模、解决大范围数据采集的效率较低。 空间摄影与遥感：高程量测精度低 既有地形图：成本低、效率高 航空摄影：现实性好、大范围、高精度 数据源 摄影测量（全自动、交互式）： 1 沿等高线采集 (JX3)， 2 规则格网采集 (VirtuoZo)， 3 沿断面扫描， 4 渐近采样， 5 选择采样， 6 混合采样（规则+选择）(JX-4A)。 既有地形图数字化： 1 手扶跟踪数字化， 2 扫描数字化 (GeoScan)：on-screen Digitization。 地面测量：全站仪（接触与非接触） GPS 数据获取方法 不同数据采集方法的DEM精度比较(与BC2直接量测的DEM比较) DEM 操作 DEM质量控制 采样间隔的确定：决定DEM精度的主要因素 粗差探测与剔除 精度评定 DEM编辑 查询、删除、增加、移动、改变高程等 Grid DEM改变高程，Tin DEM局部三角网拓扑结构的调整 DEM滤波 DEM连接与融合（镶嵌） 内插策略 全局性的：高阶多项式曲面 分块的（ patchwise ）：三角形剖分、低阶多项式曲面 逐点的（pointwise）：移动曲面 数据结构转化 Grid到 TIN（8邻域或4邻域分割） TIN 到Grid ( random-to-grid interpolation ) 等高线到 TIN 、 等高线到 Grid 内插的实质在于邻域的选取！ DEM内插 TIN A B C p Grid A B C D p 基本的DEM内插方法 left right 双线性内插 距离加权平均 DEM 解译 等高线 contour 面积、体积 area/volume 纵、横断面 profile/section DEM相交求填挖方 cut-fill 坡度、坡向 slope/aspect 通视图（计算可视矩阵）viewshed 落水线 waterfall line 三维立体透视 景观图 DEM 可视化 由于DEM不同于传统的等高线图形，其只是一个数值阵列存放于计算机当中。因此，必须有专门的程序来显示和操作这些数据。我们把有关的二维和三维图形显示称为对DEM数据的可视化或浏览。既然DEM数据已经完整地表示了实际地形起伏特征，数据浏览程序则要根据这些数据力图逼真地重建地形表面。一般有以下几个层次的可视化： 数字注记； 内插等高线、剖面等； 线划透视； 模拟光照效果显示透视晕渲图象； 利用影象数据创建景观图象（与DOQ集成）； 重建三维地面物体和虚拟现实环境（与GIS和DOQ