资源预览内容
第1页 / 共30页
第2页 / 共30页
第3页 / 共30页
第4页 / 共30页
第5页 / 共30页
第6页 / 共30页
第7页 / 共30页
第8页 / 共30页
第9页 / 共30页
第10页 / 共30页
亲,该文档总共30页,到这儿已超出免费预览范围,如果喜欢就下载吧!
资源描述
第七章 数字地面模型及其应用,7.1 数字地面模型的概念 7.2 DEM常用数据模型 7.3 DTM数据的采集 7.4 DEM模型的建立 7.5 地形三维可视化 7.6 DTM的应用,7.1 数字地面模型的概念,地理空间实质是三维的,只是人们通常在二维地理空间上描述和分析空间的分布。如专题图大多数是平面图。 DTM模型(Digital Terrain Model) 于50年代由MIT摄影测量实验室提出,是用数字形式描述地形表面的模型。实质上这是对地面形态和属性信息的数字表达。 当DTM模型中数字属性为高程时称数字高程模型,即DEM模型( Digital Elevation Model)。DEM模型是DTM模型的一种特例。从测绘的角度看,DEM模型是新一代的地形图,它通过存储在介质上的大量地面点空间数据和地形属性数据,以数字形式来描述地形地貌。,7.2 DEM的常用数据模型,一、规则格网(grid)模型 1、模型的表示 Z11 Z12 Z13 Z1n DTM = Z21 Z22 Z23 Z2n ZM1 ZM2 ZM3 ZMn 平面上的任意一点Zij的坐标为x i yi,其中 x i=x0 +i dx yi = y0 +j dy dx,dy 分别是格网在x和y方向上的间隔; nx, ny分别为x 和y方向上的格网数; i=0, 1, 2 nx - 1; j= 0, 1 , 2 ny - 1 ;,2、格网的含义,用规则采样点,或把不用规则采样点内插成规则点,以矩阵形式来表地面形状。它已成为栅格数据结构中DTM的通用形式。,3、格网的生成,内插方法: 1)距离加权法 2)双线性插值法 3)趋势面插值法 4)样条插值法 5)克吕格插值法,4、规则格网模型的优缺点,优点 1)数据结构简单,算法实现容易。 2)容易计算等高线、坡度、坡向、自动提取地域地形等。,缺点 1)数据量大; 2)对不同地形采用一律平等的规则格网,不利于表示复杂地形。,二、不规则三角网 (Triangulated Irregular Network TIN)模型,1、模型的表示 点文件 三角形文件 点号 坐标点 三角形号 顶点 邻接三角形 N1 X 1 Y1 Z1 T1 N1 N5 N6 T2 T5 / N2 X 2 Y2 Z1 T2 N1 N4 N3 T1 T3 T6 N3 X 3 Y3 Z1 T3 N1 N2 N4 / T4 T2 N4 X 4 Y4 Z4 T4 N2 N3 N4 T3 / T8 N5 X 5 Y5 Z5 T5 N8 N5 N6 T1 / T6 N6 X 6 Y6 Z6 T6 N4 N5 N8 T2 T5 T7 N7 X 7 Y7 Z7 T7 N4 N7 N8 T6 T8 / N8 X 8 Y8 Z8 T8 N3 N4 N7 T4 T7 /,T1 T2 T3 T4,T5 T6 T7 T8,N1,N6,N2,N8,N7,N 3,N4,N5,2、不规则三角网规则的生成,3、不规则三角网规则格网模型的优缺点,不规则三角网 模型的优点: 1)克服栅格数据中的数据允余问题 2)可充分表示复杂的地形特征,它能适应起伏不同的地形,用大量三角形地面形态效率高,数据精度高。 不规则三角网 模型的缺点: 1)算法实现复杂,由于形成三角网 方法不同有不同算法 2)对特殊的地形线要调整,7.3 DTM数据的采集,1、DTM数据源的种类 1)航空航天遥感影像为数据源 2)以地形图为数据源 3)以地面实測记录为数据源 4)其它数据源,2、DTM数据源的采集,1)数据采集的方法 2)数据采集的原则,3、数据采集的后处理,采集的DEM数据必需进行后处理方可应用,后处理包括: 1)格式转换 2)坐标转换 3)数据编辑处理 4 ) 数据分块,4、数据密加的增加和插值,数据加密和插值的核心问题是确定内插方法,任何一种内插方法都是基于原始函数光滑性,也就是说认为临近数据点之间存在很大的相关性。,7.4 DTM模型的建立,这里举例说明用地形图生成格网DEM,扫描仪扫入地形图 预处理获得二值等值线 细化二值等高线图 跟踪赋值高程值 插值生成DTM数据 显示三维地面模型,7.5 DTM模型的可视性化,在GIS的发展历程中,一开始就十分重视利用计算机技术,实现空间数据的图形显示和分析。以充分直观的表示空间数据处理分析的结果。因此,从某种意义上说GIS的可视化研究早于科学计算可视化的研究。,一、地形三维显示的步骤,1、获取地形数据 2、生成数据高程模型 3、进行可视化处理 4、进行三维显示,二、 GIS可视化研究的几个技术,地形三维可视化的主要内容: 1)建立数字高程模型; 2)图形的投影变换技术; 3)图形的消隐技术和裁剪技术; 4)光照模型和彩色合成技术。,三、地形三维显示的方式,1、线框法 通过物体的三维边缘框架来表示物体的几何形状。即将地物表面按一定间隔获取数据点,连成折线或曲线,经投影变换后显示。,2、表面法,线框法用地物的边线来显示表面形状。 表面法将整个数据模型看作一个大的复杂空间曲面,来显示地物表面形状。具体安排时将表面分成很多格网以此为面元,作为基本单元进行处理。面元具有各自的属性可独立进行填充消阴显示。 3、体素法 体素法具有真正意义上的三维显示,它将空间物体分成很多的体元素,如长方体、台面体,作为基本单元进行处理。体元具有真三唯特性。,四、地形的三维叠置技术,1)点要素和三维地形的叠置 2)线要素和三维地形的叠置 3)面要素和三维地形的叠置,五、DTM模型的可视化分析,1、通视性分析 两点之间的通视性(intervisibility)指在A点是否能看到B点。常用的方法: 1)剖面线分析法 2)射线追踪分析法,A,B,A B,2、可视域分析,7.6 DTM模型的应用,一、 DTM模型在地图制图中的应用,二、 DTM模型在地形分析中的应用,1、用DTM模型定义坡度和坡向 坡度定义为地形表面和水平面之间夹角的正切值; 坡向定义为地形表面法线在水平面上的投影与正北方向之间夹角。,阴 阴 半阴 半阴 半阳 半阳 阳 阳,坡度的定义 坡向的定义,坡度角,法线 地面,2、用DTM模型计算坡度和坡向,坡度和坡向的计算通常使用3*3的窗口,将其在DEM高程矩阵中连续移动,从而完成整幅图的计算 Z 2 Z 2 x y Z Z i,j+1 - Z i,j-1 x = 2 x Z Z i+1,j - Z i-1,j y = 2 y x y 分别是格网在x方向和y方向上间隔 坡向 Dir= -Z y,坡度=tg =,i-1 j-1 i-1,j i-1,j+1,i+1 j-1 i+1,j i+1,j+1,i j-1 i,j i,j+1,Z / x =tgA - A ,3、山谷山脊特性的分析,1)谷点 满足下面4个条件 ( Zi,j-1 - Zi,j )* ( Zi,j+1 - Zi,j) 0 AND ( Zi-1,j - Zi,j )* ( Zi+1,j - Zi,j) 0 AND Zi,j+1 Zi,j AND Zi+1,j Zi,j 2) 脊点 满足下面4个条件 ( Zi,j-1 - Zi,j )* ( Zi,j+1 - Zi,j) 0 AND ( Zi,j-1 - Zi,j )* ( Zi+1,j - Zi,j) 0 AND Zi,j+1 Zi,j AND Zi+1,j Zi,j 3) 沟谷密度 D = L/ A 其中A是区域的面积;L是区域内沟谷总长度。 4) 沟谷深度,i,j-1 i,j i,j+1,i-1,j-1 i-1,j i-1,j+1,i+1,j-1 i+1,j i+1,j+1,三、DTM模型的应用例,1、DTM模型在土方计算中的应用 平整高度 填充高度hi , hi,N,i=1,N,h1 h2 h3,2、 DTM模型对地表形态进行自动分类,首先确定用DTM模型对地表形态进行自动分类的决策条件。 如 平地 丘岗 丘陵 低山 中山 绝对高度(H/M) 800 相对高度( H/M) 200 200 坡度(度) 3,建立DEM模型,自动获取H、 H、M、 坡度、坡向,决策条件,自动分类,3、 淹没模型及淹没边界的计算,1、建立该地区的DTM模型 2、根据DTM模型和洪水量计算淹没高度;或根据实测水位数据在DTM模型上标志淹没边界, Zij = 从而得到新的图形。 、将该地区的土地利用图同淹没边界图叠合找出Zij的各类土地,得到土地淹没区图和土地未淹没区图。 、统计出淹没带来申失。,1 当Zij HZ 淹没 0 当Zij HZ 未淹没,
网站客服QQ:2055934822
金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号