南京大学城市与资源学系 第八章数字地形分析.pdfVIP

Digital Terrain Model 第八章 数字地形分析 城市与资源学系 陈刚 chengang_sohu@ 2004.04 简 介 DEM的应用分为两个部分，第一类是直接应用，即将DEM本身作为测 图自动化的重要组成部分和地理信息数据库的基础；第二类是将DEM 经过某种变换产生满足各专业应用需求的各种派生产品。长期以来， 人们习惯于用等高线、坡度与坡向、剖面、汇水面积、填挖方和三维 透视等派生图形或数据来表达实际地形的各种特征。产生这些派生产 品的过程称为地形分析。 地形分析 chengang_sohu@ 8.1 地形分析 1. 地形分析发展的三个阶段 地形分析是地形环境认知的一种重要手段，传统的地形分析是基于二 维平面地图进行的。从基于纸质地图的地形分析到基于数字地图的地 形分析，大量的人工计算和绘制被计算机所替代，地形分析的手段、 功能发生了一次飞跃；可视化技术和虚拟现实技术的发展，使得建立 三维实时、交互的防真地形环境成为可能，同时也需要实现三维地形 环境中的地形分析。三维地形环境中的地形分析，要求将地形分析的 结果以可视化的形式更精确、更直观地表达出来，相比于基于数字地 图的地形分析而言，又是一个飞跃。 chengang_sohu@ 2. 地形分析的分类(按复杂程度) 坡度、坡向计算 地面粗糙度计算 地表单元面积计算 基本地形因子的计算 高程及变异分析 谷脊特征分析 日照强度分析 淹没边界计算 … ... 可视化分析，如地形的三维动态显示等 地形特征提取 复杂的地形分析 水系特征分析 道路分析 … … chengang_sohu@ 8.2 基本地形因子计算 1. 简介——从数字地形模型到数字地貌模型 DEM是地形的数学模型，通过对函数的推导可以得出许多地形因子。 例如，对函数求一阶导数并进行组合，可得到一系列因子如坡度/坡 向、变差系数、变异系数等；如果求二阶导数并进行组合可得到坡度 变化率、坡向变化率、曲率、凸凹系数等。这些地形因子一般称作地 貌因子。从数字地形模型到数字地貌模型是一个推导、派生和组合的 过程，可由计算机自动完成。将二维地理空间定位的非地貌地面特性 数字数据集合与数字地貌模型结合便构成了数字地面模型。 从实际应用的角度出发，所有这些地形因子的计算主要是基于格网 DEM进行的。 chengang_sohu@ 2. 数字高程模型的标准矢量 根据空间矢量的分析原理，建立数字高程模型每一个格网点的标准矢 量。 p {(i −1) ×∆x +x ,(j −1) ×∆y +y ,z } i,j 0 0 i