数字地面模型及其应用

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1、第七章数字地面模型及其应用7.1数字地面模型的概念7.2DEM常用数据模型7.3DTM数据的采集7.4DEM模型的建立7.5地形三维可视化7.6DTM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（DigitalTerrainModel)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（DigitalElevationModel)。DEM模型是DTM模型的一种特例

2、。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。7.2DEM的常用数据模型一、规则格网（grid)模型1、模型的表示Z11Z12Z13Z1nDTM=Z21Z22Z23Z2nZM1ZM2ZM3ZMn平面上的任意一点Zij的坐标为xiyi，其中xi=x0+idxyi=y0+jdydx,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

3、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(TriangulatedIrregularNetworkTIN）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N1X1Y1Z1T1N1N5N6T2T5/N2X2Y2Z1T2N1N4N3T1T3T6N3X3Y3Z1T

4、3N1N2N4/T4T2N4X4Y4Z4T4N2N3N4T3/T8N5X5Y5Z5T5N8N5N6T1/T6N6X6Y6Z6T6N4N5N8T2T5T7N7X7Y7Z7T7N4N7N8T6T8/N8X8Y8Z8T8N3N4N7T4T7/T1T2T3T4T5T6T7T8N1N6N2N8N7N3N4N52、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

5、不同算法2）对特殊的地形线要调整7.3DTM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。7.4DTM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

6、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7.5DTM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

7、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