1、 課課 題：題： DTM與地形分析 目的要求：目的要求： 理解DTM和DEM概念；掌握DEM的主要表示方法，并能分析其優(yōu)缺點；了解DEM的數(shù)據(jù)采集方法；了解DEM的插值方法；掌握DEM建立的一般作業(yè)過程；了解DEM在地學(xué)分析中的主要用途；了解地形可視化的方法。 教學(xué)重點：教學(xué)重點：DTM，DEM的概念及相互轉(zhuǎn)換方法，DEM的作業(yè)過程。 教學(xué)難點：教學(xué)難點：DEM分析和應(yīng)用 教學(xué)課時：教學(xué)課時：2課時 教學(xué)方法教學(xué)方法: 講授 本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿：本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿：1概述概述 數(shù)字地形模型（數(shù)字地形模型（DTM, Digital Terrain Model） ：是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字

2、表達，是帶有空間位置特是地形表面形態(tài)屬性信息的數(shù)字表達，是帶有空間位置特征和地形屬性特征的數(shù)字描述。通常被描述為地形表面形征和地形屬性特征的數(shù)字描述。通常被描述為地形表面形態(tài)空間位置和地形屬性分布的有序數(shù)值陣列。它是地表單態(tài)空間位置和地形屬性分布的有序數(shù)值陣列。它是地表單元上地形參數(shù)的集合，通常元上地形參數(shù)的集合，通常DTM可由可由DEM生成。生成。 它被用于各種線路選線（鐵路、公路、輸電線）的設(shè)計以及各種工程的面積、體積、坡度計算，任意兩點間的通視判斷及任意斷面圖繪制。 1概述概述 高程模型高程模型：高程：高程Z關(guān)于平面坐標(biāo)關(guān)于平面坐標(biāo)X，Y兩個自變量的連續(xù)函兩個自變量的連續(xù)函數(shù)，數(shù)字高程模

3、型（數(shù)，數(shù)字高程模型（DEM）只是它的一個有限的離散表示。）只是它的一個有限的離散表示。 數(shù)字高程模型數(shù)字高程模型DEM（Digital Elevation Model）：當(dāng)數(shù)字）：當(dāng)數(shù)字地形模型中地形屬性為高程時即為地形模型中地形屬性為高程時即為DEM；它是地表單元上；它是地表單元上高程的集合高程的集合,通常用矩陣表示；通常用矩陣表示； 廣義的廣義的DEM可包括等高線，三角網(wǎng)等。這里我們特指由地可包括等高線，三角網(wǎng)等。這里我們特指由地表矩陣單元構(gòu)成的高程矩陣。表矩陣單元構(gòu)成的高程矩陣。DEM是是DTM的一個子集，是的一個子集，是DTM的一個特例。的一個特例。2 DEM的表示法的表示法DEM的

4、表示法 數(shù)學(xué)方法數(shù)學(xué)方法 整體擬合局部擬合圖形方法圖形方法 等高線規(guī)則格網(wǎng)不規(guī)則格網(wǎng)DEM 表示方法數(shù)學(xué)方法圖形法整體局部傅立葉級數(shù)高次多項式規(guī)則數(shù)學(xué)分塊不規(guī)則數(shù)學(xué)分塊點數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)規(guī) 則不規(guī)則水平線典型線典型特征密度一致密度不一致三角網(wǎng)鄰近網(wǎng)山峰、洼坑隘口、邊界垂直線山脊線谷底線海岸線坡度變換線DEM的表示方法 2DEM的主要表示模型的主要表示模型 21 規(guī)則格網(wǎng)模型規(guī)則格網(wǎng)模型 22 等高線模型等高線模型 23 不規(guī)則三角網(wǎng)（不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）模型）模型 24 層次模型層次模型2.1規(guī)則格網(wǎng)模型 規(guī)則格網(wǎng)：規(guī)則格網(wǎng)：將區(qū)域空間切分成為規(guī)則的格網(wǎng)單元，每個格網(wǎng)單元對應(yīng)一個數(shù)值。數(shù)學(xué)上有一個

5、矩陣表示，計算機里面表示為一個二維數(shù)組。2.1規(guī)則格網(wǎng)模型格網(wǎng)值的兩種觀點：格網(wǎng)值的兩種觀點： 格網(wǎng)柵格觀點：格網(wǎng)柵格觀點：格網(wǎng)值是該格網(wǎng)高程內(nèi)所有高程點的值 點柵格觀點點柵格觀點：格網(wǎng)值是中心點的值或平均高程值規(guī)則格網(wǎng)的優(yōu)缺點：規(guī)則格網(wǎng)的優(yōu)缺點：優(yōu)點：優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，計算機處理方便缺點：缺點： 在平坦地區(qū)出現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)冗余； 若不改變格網(wǎng)大小，就不能適應(yīng)不同的地形條件；因此無法準(zhǔn)確表示地形結(jié)構(gòu)和細部特征 在視線計算中過分依賴格網(wǎng)軸線2.2 等高線模型等高線BAFCGEHD等高線和相應(yīng)的自由樹等高線模型中，高程值的集等高線模型中，高程值的集合是已知的。每條等高線對合是已知的。每條等高線對應(yīng)一個

6、已知的高程值，一系應(yīng)一個已知的高程值，一系列等高線集合和它們的高程列等高線集合和它們的高程值一起構(gòu)成了一種地面高程值一起構(gòu)成了一種地面高程模型。模型。等高線的拓撲關(guān)系可以用圖來表達，等高線之間的區(qū)域為圖的節(jié)點，邊表示等高線本身。等高線存儲：等高線通常被存成等高線存儲：等高線通常被存成一個有序的坐標(biāo)點對序列，即可一個有序的坐標(biāo)點對序列，即可以看成是帶有高程屬性的簡單多以看成是帶有高程屬性的簡單多邊形或多邊形弧段。邊形或多邊形弧段。等高線模型只表達了區(qū)域的部分等高線模型只表達了區(qū)域的部分高程值，因此等高線以外的其他高程值，因此等高線以外的其他點的高程，要通過插值進行計算，點的高程，要通過插值進行計

7、算，通常只使用外包的兩條等高線高通常只使用外包的兩條等高線高程進行插值。程進行插值。2.3 不規(guī)則三角網(wǎng)（TIN）模型 鄰接三角形 1 X Y Z 2 X Y Z 3 X Y Z 4 X Y Z 5 X Y Z 6 X Y Z 7 X Y Z 8 X Y Z 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 頂點 5 6 8 7 5 4 2 3 6 5 7 4 6 5 4 4 8 8 8 7 2 1 X 3 1 2 6 4 5 3 4 X X 5 8 7 X 6 2 8 6 7 X X 點文件 三角形文件 1 1 1 2 5 4 4 3 三角網(wǎng)的一種存儲方式若對于

8、每個三角形、邊和節(jié)點都對應(yīng)一個記錄，三角形記錄三條邊的指針、邊記錄兩個頂點以及相鄰多邊形指針，怎么表達？（用表格表示）2.4 層次模型 層次模型層次模型 一種表達多種不同精度水平的數(shù)字高程模型，大多數(shù)層次模型是基于不規(guī)則三角網(wǎng)模型的。 層次模型目前還存在一些尚需解決的問題，沒有公認的最好解決方案。3DEM模型之間的相互轉(zhuǎn)換模型之間的相互轉(zhuǎn)換 不規(guī)則點集生成不規(guī)則點集生成TIN 不規(guī)則三角網(wǎng)（不規(guī)則三角網(wǎng)（Triangulated Irregular Network, TIN）是另外一種表示數(shù)字高程模型的方法，它既減少）是另外一種表示數(shù)字高程模型的方法，它既減少規(guī)則格網(wǎng)方法帶來的數(shù)據(jù)冗余，同時在

9、計算（如坡度）規(guī)則格網(wǎng)方法帶來的數(shù)據(jù)冗余，同時在計算（如坡度）效率方面又優(yōu)于純粹基于等高線的方法。效率方面又優(yōu)于純粹基于等高線的方法。 TIN模型根據(jù)區(qū)域有限個點集將區(qū)域劃分為相連的三角模型根據(jù)區(qū)域有限個點集將區(qū)域劃分為相連的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點落在三角面的頂點、邊上或三角形內(nèi)。如果點不在頂點上，該點的高程值通常通過角形內(nèi)。如果點不在頂點上，該點的高程值通常通過線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個頂點的高程，線性插值的方法得到（在邊上用邊的兩個頂點的高程，在三角形內(nèi)則用三個頂點的高程）。所以在三角形內(nèi)則用三個頂點的高程）。所以TIN是一個三是一

10、個三維空間的分段線性模型，在整個區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微維空間的分段線性模型，在整個區(qū)域內(nèi)連續(xù)但不可微 不規(guī)則點集生成不規(guī)則點集生成TIN Delauney三角網(wǎng)和Voronoi圖（偶圖）： Voronoi圖即泰森多邊形，由一組連續(xù)多邊形組成，多邊形的邊界是由連接兩鄰點直線的垂直平分線組成。每個點與它的最近鄰域有關(guān)，將相鄰的Voronoi圖中的點連接而成的三角形即Delauney三角形。不規(guī)則點集生成不規(guī)則點集生成TIN 局部優(yōu)化過程（LOP）（Lawson，1997）3DEM模型之間的相互轉(zhuǎn)換模型之間的相互轉(zhuǎn)換 格網(wǎng)DEM轉(zhuǎn)成TIN 保留重要點（VIP）法 啟發(fā)丟棄法 (DHDrop Heuris

11、tic )PABCDEFGHZAEPdVIP方法示意 DH方法轉(zhuǎn)換格網(wǎng)DEM成TIN 過O點與三角形BCE的交點O的高程差d與閾值比較3DEM模型之間的相互轉(zhuǎn)換模型之間的相互轉(zhuǎn)換 等高線轉(zhuǎn)成格網(wǎng)DEM 使用局部插值算法往往出現(xiàn)問題，階梯地形的出現(xiàn) 解決方法是使用針對等高線插值的專用方法，或者將等高線數(shù)據(jù)點減至最少，增加標(biāo)識山峰、山脊、谷底和坡度突變的數(shù)據(jù)點，并使用較大的搜索窗口 等值線插值造成“階梯地形” 3DEM模型之間的相互轉(zhuǎn)換模型之間的相互轉(zhuǎn)換 利用格網(wǎng)DEM提取等高線 將格網(wǎng)中的每個點視為幾何點而不是矩形區(qū)域 TIN轉(zhuǎn)成格網(wǎng)DEM 看做是不規(guī)則點生成規(guī)則格網(wǎng)DEM，方法是按要求的分辨率

12、大小和方向生成規(guī)則格網(wǎng)，對每一個格網(wǎng)搜索最近的TIN數(shù)據(jù)點，然后按插值函數(shù)計算格網(wǎng)點高程。262423242835323438353440433231434847524130263647594435273143483730222737433423161119282531112317244DEM的建立 DEM數(shù)據(jù)采集方法 地面測量地面測量 現(xiàn)有地圖數(shù)字化現(xiàn)有地圖數(shù)字化 空間傳感器空間傳感器 數(shù)字?jǐn)z影測量獲取數(shù)字?jǐn)z影測量獲取DEM DEM生成方法 DEM數(shù)據(jù)質(zhì)量控制 漸進采樣4DEM的建立1. 地面測量法地面測量法 這種方法以地面實測記錄為數(shù)據(jù)源，利用GPS、全站儀和電子手簿或測距經(jīng)緯儀等設(shè)備，在

13、已知點位的測站上，觀測到目標(biāo)點的方向、距離和高差3個要素。計算出目標(biāo)點的（x,y,z）三維坐標(biāo)，存儲于電子手簿或袖珍計算機中，成為建立DEM的原始數(shù)據(jù)。這種方法一般用于建立小范圍大比例尺區(qū)域的DEM，對高程的精度要求較高。 DEM數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法4DEM的建立2.地形圖數(shù)字化法地形圖數(shù)字化法 這種方法以比例尺大于1:1萬的國家近期地形圖為數(shù)據(jù)源，從中量取中等密度地面點集的高程數(shù)據(jù)，建立DEM。其方法有下面幾種： （1）手工采集法）手工采集法 采用方格膜片、網(wǎng)點板或帶刻劃的平移角尺疊置在地形圖上，并使地形圖的格網(wǎng)與網(wǎng)點板或膜片的格網(wǎng)線逐格匹配定位，自上而下，逐行從左到右量取高程。當(dāng)格網(wǎng)交

14、點落在相鄰等高線之間時，用目視線性內(nèi)插法估計高程值。它的優(yōu)點是幾乎不需要購置儀器設(shè)備，而且操作簡便，但效率低。DEM數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法4DEM的建立（2）手扶跟蹤數(shù)字化儀采集法）手扶跟蹤數(shù)字化儀采集法 可采用如下3種方式進行采集： 逐條等高線的線方式連續(xù)采集樣點，并采集所有高程注記點作補充，這種方式適合于等高線較稀疏的平坦地區(qū)。 沿主要等高線采集特征點，并選擇采集高程注記點和線性加密點作補充。 沿曲線和坡折線采集特征點，并補采峰鞍線和水邊線的支撐點，分別以等高線，峰鞍鏈和邊界格式存儲。 （3）掃描采集法）掃描采集法 這種方法利用掃描儀掃描地圖，從地圖掃描數(shù)據(jù)中自動地建立DEM。這種方式采

15、集速度快。隨著研究的不斷深入，一些難點和瓶頸問題被逐步解決，目前自動建立DEM技術(shù)已達到實用水平。 DEM數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法4DEM的建立3.空間傳感器空間傳感器 利用GPS，結(jié)合雷達和激光測高儀進行數(shù)據(jù)采集4. 攝影測量法攝影測量法 攝影測量法以航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源，利用遙感立體像對，采用攝影測量的方法建立空間地形立體模型，量取密集數(shù)字高程數(shù)據(jù)，建立DEM。采集數(shù)據(jù)的攝影測量儀器包括附有自動記錄裝置的立體測圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測圖儀及數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)。 DEM數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法4DEM的建立涉及涉及DEM數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)采集的攝影測量采樣方法攝影測量采樣方法如下：如下： （

16、1）沿等高線采樣 在地形復(fù)雜及陡峭地區(qū)，可采用沿等高線跟蹤方式進行數(shù)據(jù)采集，而在平坦地區(qū)，則不宜沿等高線采樣。 （2）規(guī)則格網(wǎng)采樣利用解析測圖儀在立體模型中按規(guī)則矩形格網(wǎng)進行采樣，直接構(gòu)成規(guī)則格網(wǎng)DEM。DEM數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法4DEM的建立（3）選擇采樣 為了準(zhǔn)確反映地形，可根據(jù)地形特征進行選擇采根據(jù)地形特征進行選擇采樣樣，例如沿山脊線、山谷線、斷裂線等進行采集以及離散碎部點（如山頂）的采集。這種方法獲這種方法獲取的數(shù)據(jù)尤其適合于不規(guī)則三角網(wǎng)取的數(shù)據(jù)尤其適合于不規(guī)則三角網(wǎng)DEMDEM的建立的建立。 （4）漸進采樣 這種采樣方法的目的是使采樣點分布合理，即平坦地區(qū)樣點少，地形復(fù)雜區(qū)的樣點

17、較多。DEM數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法4DEM的建立（5）混合采樣 為了同步考慮采樣的合理性和效率，可將規(guī)則采規(guī)則采樣或漸進采樣樣或漸進采樣與選擇采樣選擇采樣結(jié)合進行混合采樣，即即在規(guī)則采樣的基礎(chǔ)上再進行沿特征線、點采樣在規(guī)則采樣的基礎(chǔ)上再進行沿特征線、點采樣。利用混合采樣可建立附加地形特征的規(guī)則格網(wǎng)DEM，也可建立附加特征的不規(guī)則三角網(wǎng)DEM。DEM數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法4DEM的建立 （6）自動化DEM數(shù)據(jù)采集 上述方法均是基于解析測圖儀或機助制圖系統(tǒng)利用半自動的方法進行DEM數(shù)據(jù)采集，現(xiàn)在已經(jīng)可以利用自動化測圖系統(tǒng)進行完全自動化的完全自動化的DEM數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集。此時可按相片上的規(guī)則格

18、網(wǎng)利用數(shù)字影像匹配進行數(shù)據(jù)采集。 最后攝影測量獲取的DEM數(shù)據(jù)點都要按一定插值方法轉(zhuǎn)成規(guī)則格網(wǎng)DEM或規(guī)則三角網(wǎng)DEM格式數(shù)據(jù)。DEM數(shù)據(jù)采集方法數(shù)據(jù)采集方法4DEM的建立 將地形圖蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心或角點的高程值、構(gòu)成數(shù)字高程模型。1）人工網(wǎng)格法）人工網(wǎng)格法DEM的生成方法的生成方法2）立體像對分析）立體像對分析 通過遙感立體像對，根據(jù)視差模型、自動選配左右影像的同名點，可建立數(shù)字高程模型。4DEM的建立 對有限個離散點，每三個鄰近點聯(lián)接成三角形，每個三角形代表一個局部平面，再根據(jù)每個平面方程，可計算各格網(wǎng)點高程，生成DEM。3）三角網(wǎng)方法（）三角網(wǎng)方法（TIN）DEM的生成方法的生成方

19、法4DEM的建立 根據(jù)有限個離散點的高程、采用多項式或樣務(wù)函數(shù)求得擬合公式，再逐一計算各點的高程，可得到擬合的DEM。DEM的生成方法的生成方法4）曲面擬合）曲面擬合4DEM的建立 根據(jù)各局部等值線上的高程點，通過插值公式計算各點的高程，得到DEM。 等值線插值法是比較常用的方法，輸入等值線后，可在矢量格式的等值線數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上進行，插值效果較好。5）等值線插值）等值線插值DEM的生成方法的生成方法4DEM的建立 DEM生成的全過程包括： 原始數(shù)據(jù)獲取、 DEM模型構(gòu)造， 數(shù)據(jù)插值、 在所定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持下的數(shù)據(jù)存儲和模型輸出。DEM的生成流程的生成流程 全要素地形圖 地圖掃描 人機交互等高線矢量

20、化 加測注記點 等高線賦值與檢查周邊等高線地圖的數(shù)據(jù)獲取構(gòu)造三角網(wǎng) 內(nèi)插DEM網(wǎng)格DEM建庫與刻盤質(zhì)量檢測與元數(shù)據(jù)文件記錄以地形圖數(shù)字化為例，說明以地形圖數(shù)字化為例，說明DEM的生成過程的生成過程 (見圖見圖)從等高線可以直接生成TIN，也可以直接生成DEM，另外DEM也可以通過等高線生成TIN后，再內(nèi)插得到。4DEM的建立 DEM數(shù)據(jù)采集之前，按照所需的精度要求確定合理的取樣密度，或者在DEM數(shù)據(jù)采集過程中根據(jù)地形復(fù)雜程度動態(tài)調(diào)整采樣點密度。太稀，會降低精度，過密，會增大數(shù)據(jù)量，和不必要的存儲量。 很多DEM來源于地形圖，因此其精度不會高于原始地形圖。 DEM的數(shù)據(jù)質(zhì)量可以參考美國USGS的

21、分級標(biāo)準(zhǔn) DEM數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制5DEM的分析和應(yīng)用 格網(wǎng)格網(wǎng)DEM應(yīng)用應(yīng)用 地形曲面擬合 立體透視圖 通視分析 流域特征地貌提取與地形自動分割 DEM計算地形屬性 光源來自西北產(chǎn)生正立體光源來自西北產(chǎn)生正立體 光源來自東南產(chǎn)生反立體光源來自東南產(chǎn)生反立體 由由DEMDEM產(chǎn)生的地面暈渲圖產(chǎn)生的地面暈渲圖 5DEM的分析和應(yīng)用立體透視圖立體透視圖透視立體圖能更好地反映地形的立體形態(tài)，非常透視立體圖能更好地反映地形的立體形態(tài)，非常直觀。與采用等高線表示地形形態(tài)相比有其自身直觀。與采用等高線表示地形形態(tài)相比有其自身獨特的優(yōu)點，更接近人們的直觀視覺獨特的優(yōu)點，更接近人們的直觀視覺例如局部

22、放大，改變高程值例如局部放大，改變高程值Z的放大倍率以夸大的放大倍率以夸大立體形態(tài)；改變視點的位置以便從不同的角度進立體形態(tài)；改變視點的位置以便從不同的角度進行觀察，甚至可以使立體圖形轉(zhuǎn)動，使人們更好行觀察，甚至可以使立體圖形轉(zhuǎn)動，使人們更好地研究地形的空間形態(tài)地研究地形的空間形態(tài) 格網(wǎng)格網(wǎng)DEM應(yīng)用應(yīng)用建立透視變換基礎(chǔ)DEM高程陣列剖面布設(shè)消除隱藏線處理粘貼表面影象與紋理 制作透視立體圖的基本流程制作透視立體圖的基本流程透視變換原理透視變換原理TINTIN構(gòu)成的三維模型構(gòu)成的三維模型DEMDEM與正射影像疊合的地面三維模型與正射影像疊合的地面三維模型 5DEM的分析和應(yīng)用通視分析通視分析通視

23、分析有著廣泛的應(yīng)用背景。典型的例子是觀通視分析有著廣泛的應(yīng)用背景。典型的例子是觀察哨所的設(shè)定，顯然觀察哨的位置應(yīng)該設(shè)在能監(jiān)察哨所的設(shè)定，顯然觀察哨的位置應(yīng)該設(shè)在能監(jiān)視某一感興趣的區(qū)域，視線不能被地形擋住。這視某一感興趣的區(qū)域，視線不能被地形擋住。這就是通視分析中典型的點對區(qū)域的通視問題就是通視分析中典型的點對區(qū)域的通視問題與此類似的問題還有森林中火災(zāi)監(jiān)測點的設(shè)定，與此類似的問題還有森林中火災(zāi)監(jiān)測點的設(shè)定，無線發(fā)射塔的設(shè)定等無線發(fā)射塔的設(shè)定等有時還可能對不可見區(qū)域進行分析，如低空偵察有時還可能對不可見區(qū)域進行分析，如低空偵察飛機在飛行時，要盡可能躲避敵方雷達的捕捉，飛機在飛行時，要盡可能躲避敵方

24、雷達的捕捉，飛行顯然要選擇雷達盲區(qū)飛行飛行顯然要選擇雷達盲區(qū)飛行 格網(wǎng)格網(wǎng)DEM應(yīng)用應(yīng)用5DEM的分析和應(yīng)用通視分析通視分析通視問題可以分為五類：通視問題可以分為五類：已知一個或一組觀察點，找出某一地形的可見區(qū)域已知一個或一組觀察點，找出某一地形的可見區(qū)域欲觀察到某一區(qū)域的全部地形表面，計算最少觀察點數(shù)量欲觀察到某一區(qū)域的全部地形表面，計算最少觀察點數(shù)量在觀察點數(shù)量一定的前提下，計算能獲得的最大觀察區(qū)域在觀察點數(shù)量一定的前提下，計算能獲得的最大觀察區(qū)域以最小代價建造觀察塔，要求全部區(qū)域可見以最小代價建造觀察塔，要求全部區(qū)域可見在給定建造代價的前提下，求最大可見區(qū)在給定建造代價的前提下，求最大可

25、見區(qū)格網(wǎng)格網(wǎng)DEM應(yīng)用應(yīng)用5DEM的分析和應(yīng)用通視分析通視分析根據(jù)問題輸出維數(shù)的不同，通視可分為根據(jù)問題輸出維數(shù)的不同，通視可分為點的通視，點的通視，線的通視和面的通視線的通視和面的通視點的通視是指計算視點與待判定點之間的可見性點的通視是指計算視點與待判定點之間的可見性問題問題線的通視是指已知視點，計算視點的視野問題線的通視是指已知視點，計算視點的視野問題區(qū)域的通視是指已知視點，計算視點能可視的地區(qū)域的通視是指已知視點，計算視點能可視的地形表面區(qū)域集合的問題。基于格網(wǎng)形表面區(qū)域集合的問題。基于格網(wǎng)DEM模型與基模型與基于于TIN模型的模型的DEM計算通視的方法差異很大計算通視的方法差異很大 格

26、網(wǎng)格網(wǎng)DEM應(yīng)用應(yīng)用5DEM的分析和應(yīng)用通視分析通視分析根據(jù)問題輸出維數(shù)的不同，通視可分為根據(jù)問題輸出維數(shù)的不同，通視可分為點的通視，點的通視，線的通視和面的通視線的通視和面的通視點的通視是指計算視點與待判定點之間的可見性點的通視是指計算視點與待判定點之間的可見性問題問題線的通視是指已知視點，計算視點的視野問題線的通視是指已知視點，計算視點的視野問題區(qū)域的通視是指已知視點，計算視點能可視的地區(qū)域的通視是指已知視點，計算視點能可視的地形表面區(qū)域集合的問題。基于格網(wǎng)形表面區(qū)域集合的問題。基于格網(wǎng)DEM模型與基模型與基于于TIN模型的模型的DEM計算通視的方法差異很大計算通視的方法差異很大 格網(wǎng)格網(wǎng)

27、DEM應(yīng)用應(yīng)用5DEM的分析和應(yīng)用格網(wǎng)格網(wǎng)DEM應(yīng)用應(yīng)用利用利用DEM做通視分析做通視分析地形及地形及P P、P P兩點位置兩點位置 距離 高程21042163184210521262147316831894210490895910101061P點不可見地區(qū)P點可見地區(qū)PPv 可視性分析的基本用途可視性分析的基本用途a a、可視查詢。、可視查詢。 b b、地形可視結(jié)構(gòu)計算、地形可視結(jié)構(gòu)計算 ( (即可視域的計算即可視域的計算) )。c c、水平可視計算。、水平可視計算。ARC/VIEW ARC/VIEW 可視域提取可視域提取 5DEM的分析和應(yīng)用流域特征地貌提取與地形自動分割流域特征地貌提取與

28、地形自動分割地形因素是影響流域地貌、水文、生物等過程的地形因素是影響流域地貌、水文、生物等過程的重要因子，地形屬性的空間分布特征一直是人們重要因子，地形屬性的空間分布特征一直是人們用于描述這些空間過程變化的重要指標(biāo)用于描述這些空間過程變化的重要指標(biāo)高精度高精度DEM數(shù)據(jù)和高分辨率、高光譜、多周期的數(shù)據(jù)和高分辨率、高光譜、多周期的遙感影像，為人們定量描述流域空間變化過程提遙感影像，為人們定量描述流域空間變化過程提供了日益豐富的數(shù)據(jù)源，而且人們對流域地貌、供了日益豐富的數(shù)據(jù)源，而且人們對流域地貌、水文和生物等過程空間變化機理理解的不斷加深，水文和生物等過程空間變化機理理解的不斷加深，可以說人類已經(jīng)

29、進入了一個可以說人類已經(jīng)進入了一個“空間模擬空間模擬”的時代的時代格網(wǎng)格網(wǎng)DEM應(yīng)用應(yīng)用ARC/VIEWARC/VIEW提取地面水系分布圖示例提取地面水系分布圖示例 5DEM的分析和應(yīng)用流域特征地貌提取與地形自動分割流域特征地貌提取與地形自動分割基于基于DEM數(shù)據(jù)自動提取流域地貌特征和進行流域數(shù)據(jù)自動提取流域地貌特征和進行流域地形自動分割是進行流域空間模擬的基礎(chǔ)技術(shù)地形自動分割是進行流域空間模擬的基礎(chǔ)技術(shù) 基于格網(wǎng)基于格網(wǎng)DEM自動提取流域特征地貌和進行地形自動提取流域特征地貌和進行地形自動分割技術(shù)主要包括兩個方面：自動分割技術(shù)主要包括兩個方面：（1）流域地貌形態(tài)結(jié)構(gòu)定義，定義能反映流域結(jié)）流

30、域地貌形態(tài)結(jié)構(gòu)定義，定義能反映流域結(jié)構(gòu)的特征地貌，建立格網(wǎng)構(gòu)的特征地貌，建立格網(wǎng)DEM對應(yīng)的微地貌特征。對應(yīng)的微地貌特征。格網(wǎng)格網(wǎng)DEM應(yīng)用應(yīng)用5DEM的分析和應(yīng)用流域特征地貌提取與地形自動分割流域特征地貌提取與地形自動分割（2）特征地貌自動提取和地形自動分割算法。格）特征地貌自動提取和地形自動分割算法。格網(wǎng)網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)是一些離散的高程點數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)是一些離散的高程點數(shù)據(jù)，每個數(shù)據(jù)本身不能反映實際地表的復(fù)雜性。為了從格網(wǎng)本身不能反映實際地表的復(fù)雜性。為了從格網(wǎng)DEM數(shù)據(jù)中得到流域地貌形態(tài)結(jié)構(gòu)，必須采用一數(shù)據(jù)中得到流域地貌形態(tài)結(jié)構(gòu)，必須采用一個清晰的流域地貌結(jié)構(gòu)模型，然后針對該結(jié)構(gòu)模個清晰

31、的流域地貌結(jié)構(gòu)模型，然后針對該結(jié)構(gòu)模型設(shè)計自動提取算法型設(shè)計自動提取算法 格網(wǎng)格網(wǎng)DEM應(yīng)用應(yīng)用5DEM的分析和應(yīng)用DEM計算地形屬性計算地形屬性由由DEM派生的地形屬性數(shù)據(jù)可以分為單要素屬性派生的地形屬性數(shù)據(jù)可以分為單要素屬性和復(fù)合屬性二種和復(fù)合屬性二種前者可由高程數(shù)據(jù)直接計算得到，如坡度因子，前者可由高程數(shù)據(jù)直接計算得到，如坡度因子，坡向坡向后者是由幾個單要素屬性按一定關(guān)系組合成的復(fù)后者是由幾個單要素屬性按一定關(guān)系組合成的復(fù)合指標(biāo)，用于描述某種過程的空間變化，合指標(biāo)，用于描述某種過程的空間變化，格網(wǎng)格網(wǎng)DEM應(yīng)用應(yīng)用（1） 高程分級高程分級等間距或不等間距劃分為若干高程等級，如用來區(qū)分丘陵

32、、低山、中山、高山等 DEM計算地形屬性計算地形屬性 式中n的計算單元內(nèi)柵格個數(shù)； h（Pk）為第k點的高程。nkkphnh1)(1（2） 平均高程平均高程5DEM的分析和應(yīng)用（3）相對高程）相對高程 設(shè)參考高程為hm，則各柵格點上相對高程為： k=1，NhmphphkkDEM計算地形屬性計算地形屬性5DEM的分析和應(yīng)用（4 4）極值高程和高差）極值高程和高差minmaxmaxmaxhhhphMINhphMAXhkk（5 5）坡度）坡度 切面方程： 坡度為該平面法線與水平面法線之間的夾角： 將計算結(jié)果劃分為91級（0-90），為代表水平面的情況。zbyaxyxZ,1sec22baarcaDEM計算地形屬性計算地形屬性5DEM的分析和應(yīng)用 坡向為上述擬合平面的法線在水平面上投影的方位角： 按22.5度的方位角間隔由正北順時針劃分為16個方位，每級取值范圍為11.25度。abarctga/（6 6）坡向）坡向DEM計算地形屬性計算地形屬性5DEM的分析和應(yīng)用原始DEM數(shù)據(jù)地面坡度數(shù)字矩陣地面剖面曲率數(shù)字矩陣slope of DEMslope of slope地面剖面曲率提取方法地面剖面曲