數字高程模型教程期末總結數字高程模型教程期末總結數字高程模型教程期末總結xxx公司數字高程模型教程期末總結文件編號：文件日期：修訂次數：第1.0次更改批準審核制定方案設計，管理制度1、DEM概念:(1)狹義概念：DEM是區域地表面海拔高程的數字化表達。(2)廣義概念：DEM是地理空間中地理對象表面海拔高度的數字化表達。(3)數學意義：DEM是定義在二維空間上的連續函數H=f(x,y)2、數字高程模型的特點:精度恒定性，表達多樣性，更新實時性，尺度綜合性3、DEM與DTM的區別：DEM以絕對高程或海拔表示的地形模型；DTM泛指地形表面自然、人文、社會景觀模型4、數字高程模型的系統結構與功能：數據采集，數據處理，應用三部分，DEM模型建立，DEM模型操作，DEM分析，DEM可視化，DEM應用。5、DEM形成過程：1.通過采樣點2.DEM的建模和內插生成3.進行數據的組織與管理4.生成相應的地形坡面因子5.二維可視和三維可視6.不確定分析和表達(DEM精度)6、DEM數據模型：認知角度基于對象的模型、基于網絡的模型、基于場的模型表達角度矢量數據模型、鑲嵌數據模型、組合數據模型7、DEM數據結構：1、規則格網DEM數據結構a.簡單矩陣結構b.行程編碼結構c.塊狀編碼結構d.四叉樹數據結構2、不規則三角網DEM數據結構8、TIN數據結構：面結構，點結構，點面結構，邊結構，邊面結構9、DEM數據源特征：（1）數據源：地形圖特點：現勢性（經濟發達地區往往不滿足現勢性要求）、存儲介質、精度：比例尺、等高線密度、成圖方式有關（2）數據源：航空、遙感影像現勢性好：獲取速度快、更新速度快、更新面積大（大范圍DEM數據的最有價值來源）相對精度和絕對精度低的遙感影像：Landsat—MSS、TM傳感器、SPOT高分辨率遙感圖像：1米分辨率的IKONOS0.61米QUICKBIRD（3）數據源：地面測量用途：公路鐵路勘測設計、房屋建筑、場地平整、礦山、水利等對高程精度要求較高的工程項目缺點：工作量大，周期長、更新十分困難，費用較高（4）數據源：既有DEM數據覆蓋全國范圍的1:100萬、1:25萬、1:5萬數字高程模型10、采樣的布點原則：1）沿等高線采樣：地形復雜沿等高線跟蹤的方式進行數據采集;在平坦的地區，則不宜沿等高線采樣2）規則格網采樣:規定X和Y軸方向的間距來形成平面格網，量測這些格網點的高程。3）剖面法：而在剖面法中，只沿一個方向即剖面方向上采樣4）漸進采樣：平坦的地區采樣要相對較少，地形復雜的地區要采樣相對較多5）選擇性采樣：根據地形特征進行選擇性的采樣（方法并不常見）6）混合采樣：選擇采樣與規則格網采樣相結合或者是選擇采樣與漸進采樣相結合的采樣方法（數據的存儲管理與應用較復雜）11、數據采集方法對比：（作業）激光掃描干涉雷達激光掃描干涉雷達地面測量1001010.10DEM精度（米）1100010010成本（元）立體遙感攝影測量手工數字化掃描數字化DEM數據采集方法比較（大小表示數據采集范圍，灰度表示采集速度，顏色越深，速度越慢）12、規則網格：不規則網格：13、規則網格DEM建立的的基本思路：1.空間結構在水平面的投影為正方形格網時，稱為基于格網的建模；2.對研究區域在二維平面上進行格網劃分（格網大小取決于DEM應用目的），形成覆蓋整個區域的格網空間結構；然后利用分布在格網點周圍的地形采樣點內插計算格網點的高程值，最后按一定的格式輸出，形成該地區的格網DEM；3.DEM建立過程中的關鍵環節是格網點上高程的內插計算；14、不規則三角網：簡稱TIN，是用一系列互不交叉、互不重疊的連接在一起的三角形來表示地形表面。TIN既是矢量結構又有柵格的空間鋪蓋特征，能很好地描述和維護空間關系。15、TIN的基本元素：節點，邊，面16、三角網生長算法1．三角網生長算法就是從一個“源”開始，逐步形成覆蓋整個數據區域的三角網。2.從生長過程角度，三角網生長算法分為收縮生長算法和擴張生長算法兩類。3.收縮生長算法是先形成整個數據域的數據邊界（凸殼），并以此作為源頭，逐步縮小以形成整個三角網。4.擴張生長算法與收縮算法過程剛好相反，是從一個三角形開始向外層層擴展，形成覆蓋整個區域的三角網。17、局部分塊內插有線性內插、雙線性內插、多項式內插、樣條函數內差、多層曲面疊加法線性內插設所求函數形式為：雙線性多項式內插設雙線性曲面差值模型為18、逐點內插法a.移動擬合內插法b按距離加權平均內插法按距離加權平均內插方法：19、TIN的三角剖分準則空外接圓準則：在TIN中，過每個三角形的外接圓均不包含點集的其余任何點；最大最小角準則：在TIN中的兩相鄰三角形形成的凸四邊形中，這兩三角形中的最小內角一定大于交換凸四邊形對角線后所形成的兩三角形的最小內角；最短距離和準則：指一點到基邊的兩端的距離和為最小。張角最大準則：一點到基邊的張角為最大。面積比準則：三角形內切圓面積與三角形面積或三角形面積與周長平方之比最小。對角線準則：兩三角形組成的凸四邊形的兩條對角線之比。這一準則的比值限定值，須給定，即當計算值超過限定值才進行優化。20、空外接圓準則、最大最小角準則下進行的三角剖分稱為Delaunay三角剖分，簡稱DT。空外接圓準則也叫Delaunay法則。21、DEM可視化表達：實現了地形表面的數字化表達，但信息隱含，地形可讀性差需要一種技術以增強DEM的地形表達效果，即DEM地形可視化技術，以DEM為基礎實現對地形的直觀表達。22、地形二維可視化表達：等高線法、明暗等高線法、分層設色法、地形暈渲法23、誤差通常被定義為觀測數據與其真值之間的差異。可分為系統誤差、隨機誤差、粗差（1）、系統誤差：它是在一定的測量條件下，對同一個被測尺寸進行多次重復測量時，誤差值的大小和符號（正值或負值）保持不變；或者在條件變化時，按一定規律變化的誤差。（2）、隨機誤差：在測量時，即使排除了產生系統誤差的因素（實際上不可能也沒有必要絕對排除），進行了精心的觀測，仍然會存在一定的誤差，這類由于偶然的或不確定的因素所造成的每一次測量值的無規則變化（漲落），叫做偶然誤差，或隨機誤差。（3）粗差：在相同觀測條件下作一系列的觀測，其絕對值超過限差的測量偏差，即超過三倍中誤差的測量誤差。24、誤差源分析：1）地形表面特征2）數據源3）采點設備誤差4）人為誤差5）采樣點密度和分布6）內插方法7）DEM數據結構25、DEM精度平定方式：平面精度與高程精度分開評定、平面精度和高程精度同時評定DEM模型評定：1）檢查點法和DEM中誤差模型2）逼近分析和地形描述誤差3）等高線套合分析和DEM定性評價模型4）實驗方法和DEM經驗模型5)理論分析與理論模型26、地形因子是為定量表達地貌形態特征而設定的具有一定意義的數學參數或指標。各種地貌，不論平原、谷地、高山，都是由不同的坡面組成。微觀坡面因子反映了該地貌微觀地表單元的形態、起伏或扭曲特征，宏觀坡面因子反映了地貌的宏觀形態特征。27、坡度表示了該局部地表坡面的傾斜程度，坡度大小直接影響著地表物質流動與能量轉換的規模與強度，是制約生產力空間布局的重要因子28、坡向是決定地表面局部地面接收陽光和重新分配太陽輻射量的重要地形因子之一，直接造成局部地區氣候特征的差異，同時，也直接影響到諸如土壤水分、地面無霜期以及作物生長適宜性程度等多項重要的農業生產指標。29、坡度：即水平面與地形面之間夾角。坡度百分比：既高程增量（rise）與水平增量（run）之比的百分數。30、坡向：地表面上一點的切平面的法線矢量在水平面的投影與過該點的正北方向的夾角31、地面曲率是對地形表面一點扭曲變化程度的定量化度量因子，地面曲率在垂直和水平兩個方向上分量分別稱為平面曲率和剖面曲率。32、地面坡度變率（SOS）是地面坡度在微分空間的的變化率，是依據坡度的求算原理，在所提取的坡度值的基礎上對地面每一點再求算一次坡度。即坡度之坡度地面坡向變率（SOA）是指在地表的坡向提取基礎之上，進行對坡向變化率值的二次提取，亦即坡向之坡度33、地面變率因子的提取1）用原始DEM數據的最大高程值減去原始DEM數據，得到與原來地形相反的DEM數據，即反地形DEM數據。2）基于反地形DEM數據求算坡向值；3）利用SOA方法求算反地形的坡向變率，記為SOA2，由原始DEM數據求算出的坡向變率值為SOA1；4）將兩次求算的坡向變率值套入下面公式即可得到的經過誤差校正的SOA數據。坡長指地面上一點沿水流方向到其流向起點間的最大地面距離在水平面上的投影長度。是水土保持上的重要因子之一。34、地形特征點的提取在一個3×3的柵格窗口中，也可以直接利用中心格網點與8個鄰域格網點的高程關系來進行判斷地形特征點：（Zi，j-1-Zi，j）（Zi，j+1