邬伦第9章数字地形模型(dtm).pptVIP

第九章 数字地形模型（DTM）与地形分析 1．概述 2．DEM的主要表示模型 3．DEM模型之间的相互转换 4．DEM的建立 5．DEM的分析和应用 导言 DEM和DTM主要用于描述地面起伏状况，可以用于提取各种地形参数，如坡度、坡向、粗糙度等，并进行通视分析、流域结构生成等应用分析。因此，DEM在各个领域中被广泛使用。 DEM可以有多种表达方法，包括网格、等高线、三角网等，本章同时介绍了这些表达方法之间的相互转换算法，如由三角网生成等高线，网格DEM生成三角网等等。 1．概述 1.1 DTM和DEM 1.2 DEM的表示法 1.1 DTM和DEM 数字地形模型（DTM, Digital Terrain Model） 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。不仅包含高程属性，还包含其它的地表形态属性，如坡度、坡向等。 数字高程模型（DEM, Digital Elevation Model） 数字地形模型中地形属性为高程时称为数字高程模型。 DEM通常用地表规则网格单元构成的高程矩阵表示，广义的DEM还包括等高线、三角网等所有表达地面高程的数字表示。 1.2 DEM的表示法 1）数学方法 2）图形方法 （2．1）线模式 （2．2）点模式 DEM最主要的三种表示模型是：规则格网模型，等高 线模型和不规则三角网模型。 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 2.1 规则格网模型 格网数值的两种解释： 均一的高度 中心高度或平均高度 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。 为了准确表示地形的结构和细部，采用附加地形特征数据，如地形特征点、山脊线、谷底线、断裂线，以描述地形结构。 数据量过大，采用栅格数据无损或有损压缩编码 2.2 等高线模型 每一条等高线对应一个已知的高程值，这样一系列等高线集合和它们的高程值一起就构成了一种地面高程模型—等高线模型。 等高线通常被存成一个有序的坐标点对序列 需要一种插值方法来计算落在等高线外的其它点的高程 等高线通常可以用二维的链表或图来存储 2．3不规则三角网（TIN）模型 TIN模型根据区域有限个点集将区域划分为相连的三角面网络，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，该点的高程值通常通过线性插值的方法得到（在边上用边的两个顶点的高程，在三角形内则用三个顶点的高程）。所以TIN是一个三维空间的分段线性模型，在整个区域内连续但不可微。 不规则三角网（TIN）数据存储方式 TIN的数据存储方式比格网DEM复杂，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。 不规则三角网（TIN）的优势 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、地形变化线等表示数字高程特征。 2．4层次模型 层次地形模型（Layer of Details，LOD）是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，但数据点多则要求更多的计算资源。所以如果在精度满足要求的情况下，最好使用尽可能少的数据点。层次地形模型允许根据不同的任务要求选择不同精度的地形模型。 层次模型尚待解决的几个重要问题 层次模型的数据必然导致数据冗余。 自动有哪些信誉好的足球投注网站的效率问题，例如有哪些信誉好的足球投注网站一个点可能先在最粗的层次上有哪些信誉好的足球投注网站，再在更细的层次上有哪些信誉好的足球投注网站，直到找到该点。 三角网形状的优化问题，例如可以使用Delaunay三角剖分。 模型可能允许根据地形的复杂程度采用不同详细层次的混合模型，例如，对于飞行模拟，近处时必须显示比远处更为详细的地形特征。 在表达地貌特征方面应该一致。 不同数据结构数字高程模型的比较 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 3.1 不规则点集生成TIN 先导概念：泰森多边形、Delaunay三角形（网） Tsai(1993)提出的在n维欧拉空间中构造Delaunay三角形的通用算法--凸包插值算法。 该算法主要包括三步： 第一步：生成包