基于DEM的彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术

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1、基于DEM的彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术武汉大学资源与环境科学学院远图开发室www.telecarto.com027-876645572004.10主要内容一、数字高程模型概述二、大区域数字高程模型的建立三、彩色地貌晕渲的自动生成四、三维模拟飞行五、实例2一、数字高程模型概述概述数据结构建立方法31.1DEM概述数字高程模型DEM(DigitalElevationModel)是由Chars.L.Miller教授（美国麻省理工学院）针对高速公路的自动设计于1956年提出来的。其目的是用摄影测量或其它技术手段获得地形数据，在

2、满足一定精度的条件下，用离散数字的形式在计算机中进行表示，并用数学计算的方式进行各种分析。彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术---DEM概述4一、基本概念1、定义DEM是以数字形式按一定的结构组织在一起，表示实际地形特征空间分布的数字模型，也是地形形态和地貌起伏的数字描述。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是由一系列地面点的平面位置(x,y)及其相联系的高程值z所组成，用数学函数表达如下：z=f(x,y)x,y∈DEM所在的区域彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术---DEM概述5

3、2、DTM数字地形模型(DigitalTerrainModel，简称DTM)是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。在一般情况下，地面特性是高程Z，它的空间分布由x、Y水平坐标系统来描述，也可用经度x，纬度y来描述海拔的分布，这种地面特性为高程或海拔高程的DTM也称为数字高程模型(DigitalElevationMode，简称DEM)。彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术---DEM概述6其它地面特性可以是地价、土地权属、土壤类型、地貌特征、岩层深度及土地利用等与地形有关的信息。DTM可以是每

4、三个坐标值为一组元的散点结构，也可以是由多项式或富里叶级数确定的曲面方程。彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术---DEM概述73、DTM与地形图相比，具有如下特点：①容易以多种形式显示地性信息②精度不会损失③容易实现实时更新④数字地面模型的构成需要以计算机为中心的一套硬件和软件，初期投资大。彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术---DEM概述84、DEM的数据采集方法彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术---DEM概述地面测量利用自动记录的测距经纬仪（常用电子速测经纬仪或全站经纬仪）在野外实测。记录的数据可以通过串行通讯，输入计算机中进行处

5、理。现有地图数字化利用数字化仪对已有地图上的信息（如等高线）进行数字化的方法。手扶跟踪方法地形图扫描矢量化方法数字摄影测量方法空间传感器95、DTM的主要应用作为国家地理信息的基础数据美国地质测量局USGS---国家基础地理信息产品数字线化图(DigitalLineGraphs,DLG)数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)数字正射影像(DigitalOrthophotoMap,DOM)地理名字(GeographicName)数字栅格图(DigitalRasterGraphs，简称DRG)我国4D

6、产品DLG、DEM、DOM、DRG的生产和管理国家空间数据基础设施(NSDI)的框架数据:3D,DLG、DEM、DOM。彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术---DEM概述10土木工程、景观建筑与矿山工程的规划与设计为军事目的(军事模拟等)而进行的地表三维显示景观设计与城市规划流水线分析、可视性分析交通路线的规划与大坝的选址不同地表的统计分析与比较生成坡度图、坡向图、剖面图，辅助地貌分析，估计侵蚀和泾流等彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术---DEM概述11作为背景叠加各种专题信息如土壤、土地利用及植被覆盖数据等，以进行显示与分析为遥

7、感、环境规划中的处理提供数据辅助影像解译、遥感分类将DEM概念扩充到表示与地表相关的各种属性，如人口、交通、旅行时间等与GIS联合进行空间分析虚拟现实(VirtualReality)彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术---DEM概述12DEM的派生产品平面等高线图立体等高线固等坡度图晕渲图通视图纵、横断面团三维立体透视图三维立体彩色图景观图彩色地貌晕渲与三维模拟飞行技术---DEM概述131.2DEM的数据结构DTM的数据结构对其应用有着重要影响，不同的数据结构采用的算法不同，占用的存储空间大小不同，进行计算时的效率也不相同。D

8、TM常用的数据结构主要分为：规则网格结构和不规则三角网结构。14一、规则网格结构规则网格，通常是正方形，也可以是矩形、三角形等规则网格。以正方形格网（Grid）为主。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。