第7章--数字高程模型及应用.ppt

四、DEM的建立过程 数据采样：按一定的数据采集方法，在测区内采集一定数量离散点的平面位置和高程，这些点也称为控制点（数据点或参考点）。 数据处理：以控制点为控制基础，用某种数学模型拟合，进行内插加密计算，以取得一种密集方形格网节点处坐标值； 数据记录：按一定的格式记录于存贮器内。 1、如何确定待插点的最小邻域范围以保证有足够的参考点 圆半径的确定 一、地形剖面的面积与体积计算 1、剖面的绘制 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 多面函数法内插 多面函数法内插 误差方程 法化求解得 多面函数法内插 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 5、分块双三次多项式（样条函数内插） 对每一分块定义出一个不同的多项式曲面， n次多项式与其相邻分块的边界上所有n-1次的导数都连续时，称之为样条函数。 可以用样条函数对规则格网数据的高程进行内插。 x y p A B C D 设取三次多项式函数： 剩下的十二个方程根据下列条件列出： 相邻曲面拼接处在X，Y方向的斜率都保持连续； 相邻曲面拼接处的扭矩连续 根据四个格网点的高程，可以列出四个方程，以A为例， 把4个点处的16个方程排成如下形式： 由此可得到 ※在工程中，各种线路设计及各种工程的面积、体积、坡度的计算，任意两点间可视性判断及绘制任意断面图； 在测绘中，用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视 图、制作正射影像与地图的修测； 在遥感中，可作为分类的辅助数据； 在环境与规划中，是GIS的基础数据，可用于土地利用现状的分析、合理规划、及洪水险情预报；?? ?军事上，用于导航及导弹制导； 工业上，可利用数字表面模型（DSM）或数字物体模型 ，绘制出表面结构复杂的物体的形状。 7.4 DEM的应用 * * 第七章 数字高程模型及其应用 7.1 概述 7.2 DEM数据的获取与预处理 7.3 数字高程模型内插 7.4 数字高程模型的应用 7.1 概述 地形表达方法 绘画：用图画粗略地反映所见到的地形景观，这些信息反映的是对象的形态特征和色彩特征，定量描述信息少。 地图：能精确表达地表现象 影象：细节丰富，成像快速，直观逼真 7.1 概述 一、数字地面模型的含义（DTM） DTM是用数字形式表示地面信息,是描述地球表面形态多种信息（地形、资源、人口分布、环境、土地利用等等）空间分布的有序阵列 。 简单地说，数字地面模型是用数字形式表示地面各种信息。 从数学角度看，可用如下公式表示： 二、数字高程模型的含义（DEM） 数字高程模型是指只表示地面高程的数字地面模型，即指在某一区域上以高程表示地面起伏状态的有序阵列。 三、DEM的形式 1、规则矩形格网（Grid） 用一系列在X、Y方向上等间隔排列的地形点的高程来表示地形。 Pij i j (X0 Y0) X Y 优点：数据量小，便于使用与管理 缺点：不能准确表示地形的结构与细部 格网模型与栅格模型的区别： 一般情况下，栅格模型的每一像元或像元的中心点代表一定面积范围内空间对象或实体的各种空间几何特征和属性几何特征（图a），而格网模型通常以行列的交点特征值代表交点附近空间对象或实体的各种空间几何特征和属性几何特征（图b）。 图a 图b 2、不规则三角网DEM（TIN Triangulated Irregular Network ） 将按地形特征采集的点按一定规则连接成覆盖整个区域且互不重叠的三角形，构成的一个由不规则的三角网表示的DEM 。 优点：能准确表示地形的结构与细部 缺点：数据量大，数据结构复杂，使用与管理较复杂 德国Ebner教授提出了Grid-TIN混合形式的DEM，即一般区域使用矩形格网数据结构，沿地形特征则附加三角网数据结构。 混合形式DEM 五、数字地面模型的发展过程 50年代末概念形成 60-70年代对DTM的内插问题进行研究 70年代中、后期对采样方法进行研究 80年代以来，全方位对DTM进行研究，包括 DEM表示地形的精度，DEM数据的粗差探测； 质量控制；数据压缩等 7.2 DEM数据的获取与预处理 一、数据点的获取方法 1、地面测量 2、已有地图数字化 数字化：是指把图形、文字等模拟信息转换成为计算机能够识别、处理、贮存的数字信息的过程。 利用数字化仪： 利用扫描仪：对地图扫描后，再进行矢量化。 3、摄影测量方法 模拟机助系统 解析测图系统 数字摄影测量系统 4、遥