1、数字高程模型,郑 坤 Michael_P,参考教材,数字高程模型及地学分析的原理与方法 汤国安数字地形分析 周启明 数字高程模型 李志林 数字高程模型原理和方法 刘修国,课程主要内容,数字地面模型概论 DEM的数据组织模型 DEM原始数据采集 DEM表面建模数字高程模型内插DEM数据质量分析与控制DEM基本地形分析DEM三维可视化及应用数字高程模型的应用数字高程模型发展方向和展望,实习内容,考核及成绩,考核内容： 1、 实习报告 2、平时成绩 3、考试成绩,第一讲、数字高程模型概述,横看成岭侧成峰,远近高低各不同,地形图,地理环境空间信息的载体和传输工具：现实世界的缩影。人们在足不出户的情况下
2、通过阅图了解感兴趣区域的自然、社会、经济现象和地势起伏等。通过对这些数据和图形的解译和发现，可获取在地形图上没有直接表现的知识。,地表形态表达:从模拟到数字,象形绘图法,写景表示法,等高线图示法,数字高程模型,DEM的概念与理解,传统的高程模型等高线地形图：高程用来描述地形表面的起伏形态；传统的高程模型是等高线，其数学意义是定义在二维地理空间上的连续曲面函数。,数字高程模型： DEM(Digital Elevation Model)区域地形表面海拔高度的数字化表达（狭义） 或 地理空间中地理对象表面海拔高度的数字化表达（广义）。,传统的高程模型数字高程模型：数字化： 数字计算机只识数字，一切必
3、须数字化离散化： 数字计算机容量有限，必须采样离散化结构化： 借助计算机表达与处理，模型必须结构化,DEM定义,数字地面模型有关术语,DTM与DEM,数字地面模型：DTM(Digital Terrain Model)地表二维地理空间位置和其相关的地表属性信息的数字化表达。,区别与联系：数字地面模型中地形属性为高程时，称为数字高程模型。都是地球表面地形地貌离散数字的一种数学表达；DEM是DTM的一个子集。,DEM不再仅是一种数据产品，而是数据及其相关处理、表达和分析方法的统一体。,DEM的信息特征,l 数字高程模型是零阶单纯的单项数字地貌模型，是数字地貌模型总体的滋生点。l 构筑数字高程模型和由
4、它派生数字地貌模型的方法，有比较一般的应用意义。,数字地面模型,单项数字地面模型,单项数字地面模型,单项数字地面模型,单项数字地面模型,数字高程模型,DEM数据的特点,数据精度的恒定性表达的多样性更新的实时性尺度的综合性,DEM的分类,DEM研究内容与体系,地形数据采样,地形数据组织与管理,地形建模与内插,地形分析与地学应用,地形数据可视化,DEM的不确定性分析 与表达,DEM数据的来源,地形图数字化影像数据野外地面测量,DEM建立流程,地形数字化表达方式,数学描述 图形表达 图像表达,地形数字化表达方式,DEM的操作,主要包括： 编辑处理 滤波 合并 拼接 叠加 不同格式DEM之间的转换。,
5、DEM的分析,主要包括： 基本地形信息计算：坡度、坡向、地表粗糙度、地形起伏度、剖面曲率、平面曲率等地形描述因子。 复杂地形信息计算：可视域分析、地形特征提取、水系特征分析等。,DEM的可视化,主要包括： 二维可视化:等高线地形图、分层设色图、剖面图等。 三维可视化：三维地形透视图、晕渲图、纹理影射、地形细节层次模型，以及在其他信息辅助下的地形三维景观图、地形三维造型图、地形场景仿真等,DEM主要功能,主要包括： 高程内插： 拟合曲面内插： 等高线内插： 可视区域分析； 面积体积计算； 坡度、坡向、曲率计算 晕渲图,DEM与GIS的关系,数据采集方法空间数据内插方法空间分析技术与方法,DEM的
6、应用,科学研究应用：区域、全球气候变化研究；水资源、野生动植物分布；地质、水文模型建立；地形地貌分析；土地分类、土地利用、土地覆盖变化等 商业工程应用：通讯基站选址、通讯网络规划、移动通讯传播模型校正；空中交通管理与导航；资源规划管理与建设；地质勘探；旅游资源仿真；水文和气象服务；遥感、测绘等 管理领域应用：在防洪减灾方面，DEM是进行水文分析、淹没分析不可或缺的基础：数字流域建设中的汇水区分析、水系网络分析等； 国防军事应用：战场模拟仿真；基于地形匹配的导引技术（导弹的飞行模拟）；,DEM应用举例 DTM系统,数字高程模型作为地表勘测成果的数字化表现形式，其目的是用测量或其他技术手段获得地形
7、数据，在满足一定精度的条件下，用离散数字的形式在计算机中进行表示，并利用计算机自动产生各类专业地学图件及进行各类专业分析。,提供多种原始数据的建模方式地形高程数据的库管理功能提供基于DEM数据的多种专业分析功能提供三维交互地形可视化环境,系统功能：,DTM系统 土方计算,地表沟脊脊提取,地表晕眩图,某地一天内不同时点的地形阴影,早晨,上午,中午,等值线追踪,DTM系统 连线可视性分析,DTM系统 洪水淹没分析,DTM系统 高程剖面分析,DEM应用举例 电子沙盘,电子沙盘提供了强大的三维交互地形可视化环境，利用DEM数据与专业图象数据，通过交互地调整飞行参数，可生成近实时的飞行鸟瞰景观。此外，系
8、统也允许预先精确的编辑飞行路径，沿飞行路径进行三维场景飞行浏览，并提供动态飞行场景的录制与播放功能。,DEM数据的高程分层设色显示DEM数据与影像数据联结三维场景显示 三维静态场景的输出功能 三维动态飞行场景的录制与播放功能 简单DEM模型分析功能,系统功能：,电子沙盘 高程分层设色,电子沙盘 影像数据叠加显示,DEM应用举例 景观模拟（1）,城市景观系统通过运用数字技术构造出某一区域的虚拟场景来辅助人们进行观测，是一个可视现实和虚拟现实集成的系统。,场景地形生成 场景模型建立 空间定位及属性查询 场景分层管理 实时漫游 场景输出,系统功能：,DEM应用举例 城市景观（2）,城市景观系统通过运用数字技术构造出某一区域的 虚拟场景来辅助人们进行观测，是一个可视现实和虚拟 现实集成的系统。,场景地形生成 场景模型建立 空间定位及属性查询 场景分层管理 实时漫游 场景输出,系统功能：,DEM的其它应用（1）,DEM的其它应用（2）,两个问题 DEM应用,问题1：用于神舟飞船返回的搜救系统中，数字高程模型有哪些 应用？,搜救系统为“神舟”回收作贡献,问题2：在三峡水库之规划设计中，数字高程模型有哪些应用？,本节思考内容,1、数字高程模型研究现状及其发展趋势 2、数字高程模型与GIS、RS的关系,谢 谢！,
