第七章数字高程模型及其应用.pptVIP

数字高程模型及其应用 7.1 概述 7.2 数据预处理 7.3 数字高程模型数据内插方法 7.4 数字高程模型的数据存储 7.5 数字高程模型应用算法 概述 数字地面模型DTM（Digital Terrain Model）Miller教授1956年提出来。用于各种线路 铁路、公路、输电线 的设计、各种工程面积、体积、坡度的计算，任意两点间可视性判断及绘制任意断面图。 数字地面模型的概念 在模拟摄影测量与解析摄影测量中，通常将地面上的信息（地貌、地物以及各种名称）用图形与注记的方式表示在图纸上，例如用等高线、地貌符号以及必要的数字注记表示地形。用各种不同的符号与文字注记表示地物的位置、形状及特征，这就是常用的地形图，其优点是比较直观，便于人工使用；缺点是不便于管理，特别是无法被计算机直接利用。随着计算机技术和信息处理技术的发展以及生产实践的要求，这种传统的纸载地图将逐渐被数字化产品所取代，其典型产品就是数字地图与数字地面模型。 DTM的特点 可直接输入计算机，可供各种计算机辅助设计系统利用 以多种形式显示地形信息 精度不会损失 容易实现自动化、实时化 规则格网DEM的优点： 数据量小，便于使用与管理。可以很容易地用计算机进行处理，特别是栅格数据结构的地理信息系统。它还可以很容易地计算等高线、坡度坡向、山坡阴影和自动提取流域地形，使得它成为DEM最广泛使用的格式，目前许多国家提供的DEM数据都是以规则格网的数据矩阵形式提供的。 缺点： 不能准确表示地形的结构与细部；格网过于粗略，不能精确表达某些重要的地形特征，如山峰、洼坑、山脊、山谷等。 如不改变格网大小，则无法适用于起伏程度不同的地区； 在地形简单、平坦的地区存在大量冗余数据； 2、已有地图数字化 数字化：是利用数字化仪对已有的地形图上的信息（如等高线）进行数字化的方法。也就是指把图形、文字等模拟信息转换成为计算机能够识别、处理、贮存的数字信息的过程。 手扶跟踪数字化仪 特点：数据在计算机中比较容易处理，但速度慢，人工劳动强度大 扫描数字化仪：对地图扫描后，再进行矢量化。 特点：效率高，但对软件要求高 摄影测量法包括航空摄影测量法和地面立体摄影测量法。它是利用所摄的具有地表影像的像片，根据“光学模拟投影”原理，用立体测图仪、立体坐标仪或根据“数字投影”原理，用带自动记录接口的解析测图仪，在所模拟的地面立体模型上进行人工或半自动量测数据的模拟测图和解析测图技术。 7.2 数据预处理 DEM的数据预处理是DEM内插之前的准备工作。 1、数据格式的转换 数据采集的软、硬件不同，格式也可能不同。需要转换成软件要求的数据格式。 2、坐标变换 将数据变换成地面坐标系中，地面坐标系一般采用国家坐标系，也可采用局部坐标系。 3、数据编辑 剔除错误、重复、过密的点 7.3 数字高程模型数据内插方法 7.4 数字高程模型的数据存储 7.5 数字高程模型应用算法 DEM在线路设计中的应用 在铁路或公路工程中、内河航运河道治理、人工运河以及管道、高压输电线等线型工程建设中，线路设计是沿着初步拟定的路线测绘大比例尺带状地形图，在纸上定线并对各方案加以比较，然后再地面定测放线，测绘更大比例尺的地形图。路线设计主要设计平面、纵横断面、土石方、透视图等几个方面。在平面线形大体为之确定的情况下，DEM用于公路、铁路设计主要表现在不必进行进一步的野外测量，而由通过计算机辅助设计软件实习线路的平面曲线设计（布设曲线、求曲线平面坐标及里程桩号）、纵横断面设计（求设计高）、土方量计算和绘制线路透视图等。 DEM在抗击洪灾中的应用 2.地形数据库 ：将整个范围划分成若干地区，每一地区建立一个子库，将这些地区合并成一个高一层次的大区域构成整个范围的数据库。 DEM数据压缩中常用的方法有整型量存储、差分映射及压缩编码等。 整型量存储 3、DEM数据的压缩 将高程数据减去一常数Z0 Z0可以是一个区域的平均高程，也可以是该区域的第一个高程 压缩编码 当根据各数出现的概率设计一定的编码，用位数（bit）最短的码表示出现概率最大的数，出现概率较小数用位数较长的码表示，则每一数据所占的平均位数比原来的固定位数（16或8）小 数据的平均最小位数可用信息论中熵的定义计算 差分映射 相邻数据间的增量，数据范围较小，可以利用一个字节存贮一个数据，使数据压缩至原有存贮量的近四分之一 很高的压缩率，但其缺点是当游程较长时，数据的恢复需要较多的运算时间 当差分的绝对值大于127时，将该数据之前的数据作为一个游程，而从该项数据开始一新的游程 差分游程法 增量游程法 -128---127 小模块差分法 小模块增量法 将DEM分成较大的格网——小模块，每一模块包含5*或10*10个DEM格网 优点是