数字高程模型的建立教学文稿.ppt

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1、数字高程模型的建立第一节数字高程模型的概念和表示一、DTM和DEM的概念DTM是描述地形表面形态空间位置和地形属性分布的有序数值阵列。DTM以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型（DEM）。不过，被描述的地形属性也可以是地理空间上的地价、污染负荷量、绿化率、降雨量、气温、人口密度等。显然，DEM是DTM的一个子集，是DTM的一个特例。第一节数字高程模型的概念和表示二、DEM的表示法区域地表高程模型可以采用多种方法表达，如下图所示。DEM表示方法数学方法整体局部傅立叶级数

2、高次多项式规则数学分块不规则数学分块图形法点数据线数据规则不规则典型特征密度一致密度不一致三角网邻近网山峰、洼坑隘口、边界水平线垂直线典型线山脊线谷底线海岸线坡度变换线DEM的表示方法第一节数字高程模型的概念和表示2.图形方法（1）线模式等高线是表示地形最常见的形式，其地形特征线也是表达地面高程的重要信息源，如山脊线、谷底线、海岸线及坡度变换线等。（2）点模式①高程矩阵：DEM最普通的形式是高程矩阵或规则矩形格网（GRID），规则网格通常是正方形、矩形、三角形等规则网格。规则网格将区域空间切分为规则的格网单元，每一个

3、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。每个格网单元或数组的一个元素对应一个高程值。第一节数字高程模型的概念和表示②不规则三角网（TIN）不规则三角网是专为产生DEM数据而设计的一种采样表示系统。TIN模型根据区域所有采样点取得的离散数据，按照优化组合的原则，把这些离散点（各三角形的顶点）连接成相互连续的三角面，在连接时尽可能地使每个三角形为锐角三角形或为三边的长度近似相等，如图所示。区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内。如果点不在顶点上，在边上用边的两个顶点的高程，在

4、三角形内的则用三个顶点的高程，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到。所以TIN是一个三维空间的分段线性模型。不规则三角网示例第二节数字高程模型的建立1.摄影测量法摄影测量法以航空或航天遥感图像为数据源，利用遥感立体像对，采用摄影测量的方法建立空间地形立体模型，量取密集数字高程数据，建立DEM。采集数据的摄影测量仪器包括附有自动记录装置的立体测图仪或立体坐标仪、解析测图仪及数字摄影测量系统。涉及DEM数据采集的摄影测量采样方法如下：（1）沿等高线采样在地形复杂及陡峭地区，可采用沿等高线跟踪方式进行数据采集，而在平坦地

5、区，则不宜沿等高线采样。（2）规则格网采样利用解析测图仪在立体模型中按规则矩形格网进行采样，直接构成规则格网DEM。第二节数字高程模型的建立（3）选择采样为了准确反映地形，可根据地形特征进行选择采样，例如沿山脊线、山谷线、断裂线等进行采集以及离散碎部点（如山顶）的采集。这种方法获取的数据尤其适合于不规则三角网DEM的建立。（4）渐进采样这种采样方法的目的是使采样点分布合理，即平坦地区样点少，地形复杂区的样点较多。（5）混合采样为了同步考虑采样的合理性和效率，可将规则采样或渐进采样与选择采样结合进行混合采样，即在规则采

6、样的基础上再进行沿特征线、点采样。利用混合采样可建立附加地形特征的规则格网DEM，也可建立附加特征的不规则三角网DEM。（6）自动化DEM数据采集上述方法均是基于解析测图仪或机助制图系统利用半自动的方法进行DEM数据采集，现在已经可以利用自动化测图系统进行完全自动化的DEM数据采集。此时可按相片上的规则格网利用数字影像匹配进行数据采集。最后摄影测量获取的DEM数据点都要按一定插值方法转成规则格网DEM或规则三角网DEM格式数据。第二节数字高程模型的建立2.地形图数字化法这种方法以比例尺大于1:1万的国家近期地形图为数

7、据源，从中量取中等密度地面点集的高程数据，建立DEM。其方法有下面几种：（1）手工采集法采用方格膜片、网点板或带刻划的平移角尺叠置在地形图上，并使地形图的格网与网点板或膜片的格网线逐格匹配定位，自上而下，逐行从左到右量取高程。当格网交点落在相邻等高线之间时，用目视线性内插法估计高程值。它的优点是几乎不需要购置仪器设备，而且操作简便，但效率低。第二节数字高程模型的建立（2）手扶跟踪数字化仪采集法可采用如下3种方式进行采集：•逐条等高线的线方式连续采集样点，并采集所有高程注记点作补充，这种方式适合于等高线较稀疏的平坦地区

8、。•沿主要等高线采集特征点，并选择采集高程注记点和线性加密点作补充。•沿曲线和坡折线采集特征点，并补采峰—鞍线和水边线的支撑点，分别以等高线，峰—鞍链和边界格式存储。（3）扫描采集法这种方法利用扫描仪扫描地图，从地图扫描数据中自动地建立DEM。这种方式采集速度快。随着研究的不断深入，一些难点和瓶颈问题被逐步解决，目前自动建立DEM技术已达到实用