9第九章_DTM与地形--精简版教案.ppt

第九章 DTM与地形分析 内容提纲（1）： 1 概述 1.1 DTM和DEM 1.2 DEM的表示方法 2 DEM的主要表示模型 2.1 规则格网模型 2.2 等高线模型 2.3 不规则三角网（TIN）模型 2.4 层次模型 3 DEM模型之间的相互转换 3.1 不规则点集生成TIN 3.2 格网DEM转成TIN 3.3 等高线转成格网DEM 3.4 利用格网DEM提取等高线 3.5 TIN转成格网DEM 内容提纲（2）： 4 DEM的建立 4.1 DEM数据采集方法 4.2 数字摄影测量获取DEM 4.3 DEM数据质量控制 5 DEM的分析和应用 5.1 规则格网DEM应用 5.2 三角网DEM分析应用 1．概述 一、相关概念 数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model）： 是20世纪50年代由美国MIT摄影测量试验室主任米勒（C.L.MILLER）首次提出，并用其成功地解决了道路工程中土方估算等问题。 此后它被用于各种线路选线（铁路、公路、输电线等）的设计以及各种工程的面积、体积、坡度计算，任意两点间的通视判断即任意断面图绘制。在测绘中被用于绘制等高线、坡度坡向图、立体透视图，制作正射影像图以及地图的修测。 1．概述 高程模型：高程Z关于平面坐标X，Y两个自变量的连续函数，数字高程模型（DEM）只是它的一个有限的离散表示。 数字高程模型DEM（Digital Elevation Model）：当数字地形模型中地形属性为高程时即为DEM；它是地表单元上高程的集合,通常用矩阵表示； 广义的DEM可包括等高线，三角网等。这里我们特指由地表矩阵单元构成的高程矩阵。DEM是DTM的一个子集，是DTM的一个特例。 数字地形模型是地形表面形态属性信息的数字表达，是带有空间位置特征和地形属性特征的数字描述。数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型(DEM, Digital Elevation Model)。 1．概述 1．概述 三、DEM的表示法 数学方法 整体拟合 局部拟合 图形方法 等高线 规则格网 不规则格网（TIN图） 2．DEM的主要表示模型 2.1 规则格网模型（DEM的点表示） 2.2 等高线模型（DEM的线表示） 2.3 不规则三角网模型（DEM的点表示） 2.4 层次模型（DEM的点表示） 2.1 规则格网模型 规则格网：将区域空间切分成为规则的格网单元，每个格网单元对应一个数值。数学上有一个矩阵表示，计算机里面表示为一个二维数组。 2.1 规则格网模型 规则格网法把DEM表示成高程矩阵时，其DEM来源于直接规则矩形格网采样点或由不规则离散数据点内插产生。 不规则离散采样点可以按照两种方法产生高程矩阵：一是将规则格网覆盖在这些数据的分布图上，然后用内插技术产生高程矩阵，并且内插技术也可用来从一个粗略的高程矩阵产生更精细的高程矩阵；二是把离散点作为点模式中不规则三角网系统的基础。 2.2 等高线模型 2.3 不规则三角网（TIN）模型 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， 如下图 2.3 不规则三角网（TIN）模型 TIN的数据存储方式比GRID复杂，它不仅要存储每个点的高程，还要存储其平面坐标、节点连接的拓扑关系，三角形及邻接三角形等关系。TIN模型在概念上类似于多边形网络的矢量拓扑结构，只是TIN模型不需要定义“岛”和“洞”的拓扑关系。 2.3 不规则三角网（TIN）模型 TIN模型的存储方式 概述：TIN模型的表现 2.3 不规则三角网（TIN）模型 不规则三角网模型的优点： 1）克服规则格网数据中的数据冗余问题，同时在计算（如坡度）效率方面又优于纯粹基于等高线的方法 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不同算法 2）对特殊的地形线要调整 2.3 不规则三角网（TIN）模型 不规则三角网数字高程由连续的三角面组成，三角面的形状和大小取决于不规则分布的测点，或节点的位置和密度。 不规则三角网与高程矩阵方法不同之处是随地形起伏变化的复杂性而改变采样点的密度和决定采样点的位置，因而它能够避免地形平坦时的数据冗余，又能按地形特征点如山脊、山谷线等表示数字高程特征。 2.4 层次模型 层次模型 一种表达多种不同精度水平的数字高程模型， 大多数层次模型是基于不规则三角网模型的，通常不规则三角网的数据点越多精度越高，数据点越少精度越低，但数