DEM數(shù)字高程模型

數(shù)字高程模型一、DEM概述二、DEM建立1、DEM的數(shù)據(jù)獲取2、DEM的建立方法三、DEM應(yīng)用數(shù)字高程模型一、DEM概述1一、概述：DEM定義DEM，(DigitalElevationModels)，是國家基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，它表示地表區(qū)域上地形的三維向量的有限序列，即地表單元上高程的集合，數(shù)學(xué)表達(dá)為：z=f(x，y)。

DTM：當(dāng)z為其它二維表面上連續(xù)變化的地理特征，如地面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤類型等其他地面諸特征，此時的DEM成為DTM(DigitalTerrainModels)。

一、概述：DEM定義DEM，(DigitalElevati2概述：DEM與DTM的區(qū)分●數(shù)字高程模型(DigitalElevationModel，DEM)：研究地面起伏?！駭?shù)字地形模型(DigitalTerrainModel，DTM)：含有地面起伏和屬性(如坡度、坡向等)兩個含義，是DEM的進(jìn)一步分析。概述：DEM與DTM的區(qū)分●數(shù)字高程模型(Digital3概述：DEM的表示方法●使用三維函數(shù)模擬復(fù)雜曲面；●將一個完整曲面分解成方格網(wǎng)或面積上大體相等的不規(guī)則格網(wǎng)，每個格網(wǎng)中有一個點的觀測值，即為格網(wǎng)值；●適用于曲面插值來表示地下水或土壤的特性；概述：DEM的表示方法●使用三維函數(shù)模擬復(fù)雜曲面；4概述：DEM的線模式表示●描述高程曲線的等高線；●數(shù)字化現(xiàn)有等高線地圖產(chǎn)生的DEM比直接利用航空攝影測量方法產(chǎn)生的DEM質(zhì)量要差；●數(shù)字化的等高線對于計算坡度或生成著色地形圖不十分適用。概述：DEM的線模式表示●描述高程曲線的等高線；5概述：等高線模式

等高線通常被存儲成一個有序的坐標(biāo)點序列，可以認(rèn)為是一條帶有高程值屬性的簡單多邊形或多邊形弧段。由于等高線模型只是表達(dá)了區(qū)域的部分高程值，往往需要一種插值方法來計算落在等高線以外的其他點的高程，又因為這些點是落在兩條等高線包圍的區(qū)域內(nèi)，所以，通常只要使用外包的兩條等高線的高程進(jìn)行插值。

概述：等高線模式等高線通常被存儲成一個有序的坐標(biāo)點序6概述：DEM的點模式表示高程矩陣(規(guī)則矩形格網(wǎng))，與柵格地圖相同。●表示方法：將區(qū)域劃分成網(wǎng)格，記錄每個網(wǎng)格的高程；●線模型到高程矩陣的轉(zhuǎn)換?！魞?yōu)點：計算機處理以柵格為基礎(chǔ)的矩陣很方便，使高程矩陣成為最常見的DEM；◆缺點：在平坦地區(qū)出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)冗余；若不改變格網(wǎng)大小，就不能適應(yīng)不同的地形條件；在視線計算中過分依賴格網(wǎng)軸線。概述：DEM的點模式表示高程矩陣(規(guī)則矩形格網(wǎng))，與柵格地圖7概述：GRID模式

規(guī)則格網(wǎng)法是把DEM表示成高程矩陣，此時，DEM來源于直接規(guī)則矩形格網(wǎng)采樣點或由不規(guī)則離散數(shù)據(jù)點內(nèi)插產(chǎn)生。

結(jié)構(gòu)簡單，計算機對矩陣的處理比較方便，高程矩陣已成為DEM最通用的形式。高程矩陣特別有利于各種應(yīng)用。

概述：GRID模式規(guī)則格網(wǎng)法是把DEM表示成高程矩陣8概述：GRID模式的缺點Grid系統(tǒng)有下列缺點：

1、地形簡單的地區(qū)存在大量冗余數(shù)據(jù)；2、如不改變格網(wǎng)大小,則無法適用于起伏程度不同的地區(qū)；

3、對于某些特殊計算如視線計算時，格網(wǎng)的軸線方向被夸大；

4、由于柵格過于粗略，不能精確表示地形的關(guān)鍵特征,如山峰、洼坑、山脊等；

概述：GRID模式的缺點Grid系統(tǒng)有下列缺點：

1、地形簡9概述：不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)●不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)表示法克服了高程矩陣中冗余數(shù)據(jù)的問題，而且能更加有效地用于各類以DTM為基礎(chǔ)的計算。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

TIN（TriangulatedIrregularNetwork)表示法利用所有采樣點取得的離散數(shù)據(jù)，按照優(yōu)化組合的原則，把這些離散點(各三角形的頂點)連接成相互連續(xù)的三角面(在連接時，盡可能地確保每個三角形都是銳角三角形或是三邊的長度近似相等—Delaunay)。

因為TIN可根據(jù)地形的復(fù)雜程度來確定采樣點的密度和位置，能充分表示地形特征點和線，從而減少了地形較平坦地區(qū)的數(shù)據(jù)冗余。

概述：不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)●不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)表示法克10概述：TIN的三角剖分概述：TIN的三角剖分11概述：TIN模型的存儲方式NoXYZ190.010.043.5250.710.067.3367.223.962.6::::1010.090.081.0概述：TIN模型的存儲方式NoXYZ190.010.043.12概述：TIN模型的表現(xiàn)概述：TIN模型的表現(xiàn)13概述：TIN小結(jié)●表示方法：將區(qū)域劃分為相鄰的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點都將落在三角面頂點、線或三角形內(nèi)。落在頂點上其高程與頂點相同；落在線上則由兩個頂點線性插值得到；落在三角形內(nèi)則由三個頂點插值得到?！裆煞椒ǎ河刹灰?guī)則點、矩形格網(wǎng)或等高線轉(zhuǎn)換而得到?！馮IN允許在地形復(fù)雜地區(qū)收集較多的信息，而在簡單的地區(qū)收集少量信息，避免數(shù)據(jù)冗余?！駥τ谀承╊愋偷倪\算比建立在數(shù)字等高線基礎(chǔ)上的系統(tǒng)更有效，如坡度、坡向等的計算。概述：TIN小結(jié)●表示方法：將區(qū)域劃分為相鄰的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)14概述：建立DEM的目的1）作為國家地理信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；2）土木工程、景觀建筑與礦山工程規(guī)劃與設(shè)計；3）為軍事目的而進(jìn)行的三維顯示；4）景觀設(shè)計與城市規(guī)劃；5）流水線分析、可視性分析；6）交通路線的規(guī)劃與大壩選址；7）不同地表的統(tǒng)計分析與比較；8）生成坡度圖、坡向圖、剖面圖、輔助地貌分析、估計侵蝕和徑流等；9）作為背景疊加各種專題信息如土壤、土地利用及植被覆蓋數(shù)據(jù)等，以進(jìn)行顯示與分析；10）與GIS聯(lián)合進(jìn)行空間分析；11）虛擬現(xiàn)實(VirtualReality)；此外，從DEM還能派生以下主要產(chǎn)品：平面等高線圖、立體等高線圖、等坡度圖、暈渲圖、通視圖、縱橫斷面圖、三維立體透視圖、三維立體彩色圖等。

概述：建立DEM的目的1）作為國家地理信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；15二、DEM數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)源來源：（1）航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源（2）以地形圖為數(shù)據(jù)源（3）以地面實測記錄為數(shù)據(jù)源（4）其它數(shù)據(jù)源●數(shù)據(jù)源決定采集方法。數(shù)據(jù)點的采集密度和采點的選擇決定DEM的精度。二、DEM數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)源來源：●數(shù)據(jù)源決定采集方法。數(shù)據(jù)點的16DEM數(shù)據(jù)采集●數(shù)字?jǐn)z影測量：利用帶自動記錄裝置的立體測圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測圖儀及數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，進(jìn)行人工、半自動或全自動的量測。其原理是在攝影圖的基礎(chǔ)上利用測圖儀進(jìn)行測量。●現(xiàn)有地圖數(shù)字化：對已有地圖上的信息(如等高線)進(jìn)行數(shù)字化?！竦孛鏈y量：利用自動記錄的測距經(jīng)緯儀在野外實地測量?！窨臻g傳感器：利用GPS，結(jié)合雷達(dá)和激光測高儀采集數(shù)據(jù)。DEM數(shù)據(jù)采集●數(shù)字?jǐn)z影測量：利用帶自動記錄裝置的立體測圖儀17數(shù)字?jǐn)z影測量采樣點的選取●沿等高線采樣：主要用于山區(qū)采樣。●規(guī)則網(wǎng)格采樣：按規(guī)則矩形網(wǎng)格進(jìn)行采樣，可直接生成規(guī)則矩形格網(wǎng)的DEM數(shù)據(jù)?！駶u進(jìn)采樣：根據(jù)地形使采樣點合理分布，即平坦地區(qū)采樣點少，地形復(fù)雜區(qū)采樣點多。●選擇采樣：根據(jù)地形特征進(jìn)行采樣，如沿山脊線、山谷線等進(jìn)行采集?！窕旌喜蓸?。注意：所有采集的數(shù)據(jù)都要按一定的空間插值方法轉(zhuǎn)換成點模式格式數(shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)z影測量采樣點的選取●沿等高線采樣：主要用于山區(qū)采樣。注18DEM的生成方法：1、人工格網(wǎng)法2、三角網(wǎng)法3、立體像對法4、曲面擬合法5、等值線插值法DEM的生成方法：19人工格網(wǎng)法●在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點或交點的高程值。人工格網(wǎng)法●在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點或交點的高程值20三角網(wǎng)法

對有限個離散點，每三個鄰近點聯(lián)結(jié)成三角形，每個三角形代表一個局部平面，再根據(jù)每個平面方程，可計算各格網(wǎng)點高程，生成DEM。

三角網(wǎng)法對有限個離散點，每三個鄰近點聯(lián)結(jié)成三角形，每個21構(gòu)三角網(wǎng)的要求應(yīng)盡可能保證每個三角形是銳角三角形或三邊的長度近似相等，避免出現(xiàn)過大的鈍角和過小的銳角。

構(gòu)三角網(wǎng)的要求應(yīng)盡可能保證每個三角形是銳角三角形或三邊的長度22角度判斷法建立TIN當(dāng)已知三角形的兩個頂點后，利用余弦定理計算備選第三頂點的三角形內(nèi)角的大小，選擇最大者對應(yīng)的點為該三角形的第三頂點。

將原始數(shù)據(jù)分塊

檢索所處理三角形鄰近點角度判斷法建立TIN當(dāng)已知三角形的兩個頂點后，利用余弦定理計23C1C2C3確定第一個三角形則C為該三角形第三頂點

ABC1C2C3確定第一個三角形則C為該三角形第三頂點AB24構(gòu)網(wǎng)示意圖與A點距離最近的點哪個內(nèi)角最大ABC1C2C3構(gòu)網(wǎng)示意圖與A點距離最近的點哪個內(nèi)角最大ABC1C2C325三角形的擴展對每一個已生成的三角形的新增加的兩邊，按角度最大的原則向外進(jìn)行擴展，并進(jìn)行是否重復(fù)的檢測。向外擴展的處理：若從頂點為P1(X1,Y1),P2(X2,Y2),P3(X3,Y3)的三角形之P1P2邊向外擴展，應(yīng)取位于直線P1P2與P3異側(cè)的點三角形的擴展對每一個已生成的三角形的新增加的兩邊，按角度最大26異則判斷p3p2若備選點P之坐標(biāo)為（X，Y）重復(fù)與交叉的檢測：任意一邊最多只能是兩個三角形的公共邊。p1異則判斷p3p2若備選點P之坐標(biāo)為（X，Y）重復(fù)與交叉的檢測27立體像對法資料來源于張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤立體像對法資料來源于張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤28曲面擬合法

根據(jù)有限個離散點的高程，采用多項式或樣條函數(shù)求得擬合公式，再逐個計算各點的高程，得到擬合的DEM?？煞从晨偟牡貏?，但局部誤差較大?？煞譃椋骸裾w擬合：根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)所有采樣點的觀測值建立趨勢面模型。特點是不能反映內(nèi)插區(qū)域內(nèi)的局部特征?！窬植繑M合：利用鄰近的數(shù)據(jù)點估計未知點的值，能反映局部特征。曲面擬合法根據(jù)有限個離散點的高程，采用多項式或樣條函數(shù)29等高線插值法等高線插值法30三、DEM的應(yīng)用1、基于DEM的信息提取2、等高線的繪制3、基于DEM的可視化分析1、三維景觀2、數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實3、DEM在工程上的應(yīng)用概述應(yīng)用：應(yīng)用算法：三、DEM的應(yīng)用1、基于DEM的信息提取1、三維景觀概述應(yīng)用31三維景觀三維景觀32DEM數(shù)字高程模型33數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實CityModelDOMDEMDLGAttributeRDB數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實CityModelDOMDEMDLGAt34數(shù)碼深圳數(shù)碼深圳353D建筑3D建筑36DEM+DOM+DLGDEM+DOM+DLG37交通行業(yè)：數(shù)字公路（交通部公路勘測設(shè)計院）交通行業(yè)：數(shù)字公路（交通部公路勘測設(shè)計院）38DEM的土石方計算立體計算線路挖土、石方量DEM的土石方計算立體計算線路挖土、石方量39DEM數(shù)字高程模型40坡度的計算(1,0)(0,0)(1,1)Z10Z11Z01POQRS又：所以：坡度的計算(1,0)(0,0)(1,1)Z10Z11Z01P41坡向角的計算坡向QO與X軸之夾角T為坡向角(1,0)(0,0)(1,1)Z10Z11Z01POQRS坡向角的計算坡向QO與X軸之夾角T為坡向角(1,0)(42坡度圖和坡向圖的制作

通常用3*3的格網(wǎng)窗口在DEM數(shù)據(jù)矩陣中連續(xù)移動計算完成。

坡度圖和坡向圖的制作通常用3*3的格網(wǎng)窗口在DEM數(shù)43等高線的繪制在格網(wǎng)DEM上自動繪制等高線主要包括兩個步驟：1、等高線追蹤，利用DEM矩形格網(wǎng)點的高程內(nèi)插出格網(wǎng)邊上的等高線點，并將這些等高線點排序；2、等高線光滑，進(jìn)一步加密等高線點并繪制光滑曲線。

等高線的繪制在格網(wǎng)DEM上自動繪制等高線主要包括兩個步驟：44剖面分析1）意義：常常可以以線代面，研究區(qū)域的地貌形態(tài)、輪廓形狀、地勢變化、地質(zhì)構(gòu)造、斜坡特征、地表切割強度等。如果在地形剖面上疊加其它地理變量，例如坡度、土壤、植被、土地利用現(xiàn)狀等，可以提供土地利用規(guī)劃、工程選線和選址等的決策依據(jù)。2）繪制

可在格網(wǎng)DEM或三角網(wǎng)DEM上進(jìn)行。已知兩點的坐標(biāo)A(x1，y1)，B(x2，y2)，則可求出兩點連線與格網(wǎng)或三角網(wǎng)的交點，并內(nèi)插交點上的高程，以及各交點之間的距離。然后按選定的垂直比例尺和水平比例尺，按距離和高程繪出剖面圖。剖面圖不一定必須沿直線繪制，也可沿一條曲線繪制。剖面分析1）意義：可在格網(wǎng)DEM或三角網(wǎng)DEM上進(jìn)行。45基于DEM的可視化分析

通視分析是指以某一點為觀察點，研究某一區(qū)域通視情況的地形分析?！穹椒ǎ篴、以O(shè)為觀察點，對格網(wǎng)DEM或三角網(wǎng)DEM上的每個點判斷通視與否，通視賦值為1，不通視賦值為0。由此可形成屬性值為0和1的格網(wǎng)或三角網(wǎng)。對此以0.5為值追蹤等值線，即得到以O(shè)為觀察點的通視圖。b、以觀察點O為軸，以一定的方位角間隔算出0°～360°的所有方位線上的通視情況。對于每條方位線，通視的地方繪線，不通視的地方斷開，或相反。這樣可得出射線狀的通視圖。

基于DEM的可視化分析通視分析是指以某一點為觀察點，46a）傾角法格網(wǎng)DEM為例，O(xo，yo，zo)為觀察點，P(xp,yp,zp)為某一格網(wǎng)點，OP與格網(wǎng)的交點為A、B、C。OP的傾角為α觀察點與各交點的傾角為βi(i＝A,B,C)若tgα＞max(tgβi,i＝A、B、C)，則OP通視否則，不通視。兩點是否可見的算法b)剖面圖兩點連線是否與剖面相交。ABAa）傾角法兩點是否可見的算法b)剖面圖ABA47數(shù)字高程模型一、DEM概述二、DEM建立1、DEM的數(shù)據(jù)獲取2、DEM的建立方法三、DEM應(yīng)用數(shù)字高程模型一、DEM概述48一、概述：DEM定義DEM，(DigitalElevationModels)，是國家基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)的重要組成部分，它表示地表區(qū)域上地形的三維向量的有限序列，即地表單元上高程的集合，數(shù)學(xué)表達(dá)為：z=f(x，y)。

DTM：當(dāng)z為其它二維表面上連續(xù)變化的地理特征，如地面溫度、降雨、地球磁力、重力、土地利用、土壤類型等其他地面諸特征，此時的DEM成為DTM(DigitalTerrainModels)。

一、概述：DEM定義DEM，(DigitalElevati49概述：DEM與DTM的區(qū)分●數(shù)字高程模型(DigitalElevationModel，DEM)：研究地面起伏?！駭?shù)字地形模型(DigitalTerrainModel，DTM)：含有地面起伏和屬性(如坡度、坡向等)兩個含義，是DEM的進(jìn)一步分析。概述：DEM與DTM的區(qū)分●數(shù)字高程模型(Digital50概述：DEM的表示方法●使用三維函數(shù)模擬復(fù)雜曲面；●將一個完整曲面分解成方格網(wǎng)或面積上大體相等的不規(guī)則格網(wǎng)，每個格網(wǎng)中有一個點的觀測值，即為格網(wǎng)值；●適用于曲面插值來表示地下水或土壤的特性；概述：DEM的表示方法●使用三維函數(shù)模擬復(fù)雜曲面；51概述：DEM的線模式表示●描述高程曲線的等高線；●數(shù)字化現(xiàn)有等高線地圖產(chǎn)生的DEM比直接利用航空攝影測量方法產(chǎn)生的DEM質(zhì)量要差；●數(shù)字化的等高線對于計算坡度或生成著色地形圖不十分適用。概述：DEM的線模式表示●描述高程曲線的等高線；52概述：等高線模式

等高線通常被存儲成一個有序的坐標(biāo)點序列，可以認(rèn)為是一條帶有高程值屬性的簡單多邊形或多邊形弧段。由于等高線模型只是表達(dá)了區(qū)域的部分高程值，往往需要一種插值方法來計算落在等高線以外的其他點的高程，又因為這些點是落在兩條等高線包圍的區(qū)域內(nèi)，所以，通常只要使用外包的兩條等高線的高程進(jìn)行插值。

概述：等高線模式等高線通常被存儲成一個有序的坐標(biāo)點序53概述：DEM的點模式表示高程矩陣(規(guī)則矩形格網(wǎng))，與柵格地圖相同?！癖硎痉椒ǎ簩^(qū)域劃分成網(wǎng)格，記錄每個網(wǎng)格的高程；●線模型到高程矩陣的轉(zhuǎn)換。◆優(yōu)點：計算機處理以柵格為基礎(chǔ)的矩陣很方便，使高程矩陣成為最常見的DEM；◆缺點：在平坦地區(qū)出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)冗余；若不改變格網(wǎng)大小，就不能適應(yīng)不同的地形條件；在視線計算中過分依賴格網(wǎng)軸線。概述：DEM的點模式表示高程矩陣(規(guī)則矩形格網(wǎng))，與柵格地圖54概述：GRID模式

規(guī)則格網(wǎng)法是把DEM表示成高程矩陣，此時，DEM來源于直接規(guī)則矩形格網(wǎng)采樣點或由不規(guī)則離散數(shù)據(jù)點內(nèi)插產(chǎn)生。

結(jié)構(gòu)簡單，計算機對矩陣的處理比較方便，高程矩陣已成為DEM最通用的形式。高程矩陣特別有利于各種應(yīng)用。

概述：GRID模式規(guī)則格網(wǎng)法是把DEM表示成高程矩陣55概述：GRID模式的缺點Grid系統(tǒng)有下列缺點：

1、地形簡單的地區(qū)存在大量冗余數(shù)據(jù)；2、如不改變格網(wǎng)大小,則無法適用于起伏程度不同的地區(qū)；

3、對于某些特殊計算如視線計算時，格網(wǎng)的軸線方向被夸大；

4、由于柵格過于粗略，不能精確表示地形的關(guān)鍵特征,如山峰、洼坑、山脊等；

概述：GRID模式的缺點Grid系統(tǒng)有下列缺點：

1、地形簡56概述：不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)●不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)表示法克服了高程矩陣中冗余數(shù)據(jù)的問題，而且能更加有效地用于各類以DTM為基礎(chǔ)的計算。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

TIN（TriangulatedIrregularNetwork)表示法利用所有采樣點取得的離散數(shù)據(jù)，按照優(yōu)化組合的原則，把這些離散點(各三角形的頂點)連接成相互連續(xù)的三角面(在連接時，盡可能地確保每個三角形都是銳角三角形或是三邊的長度近似相等—Delaunay)。

因為TIN可根據(jù)地形的復(fù)雜程度來確定采樣點的密度和位置，能充分表示地形特征點和線，從而減少了地形較平坦地區(qū)的數(shù)據(jù)冗余。

概述：不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)●不規(guī)則三角網(wǎng)(TIN)表示法克57概述：TIN的三角剖分概述：TIN的三角剖分58概述：TIN模型的存儲方式NoXYZ190.010.043.5250.710.067.3367.223.962.6::::1010.090.081.0概述：TIN模型的存儲方式NoXYZ190.010.043.59概述：TIN模型的表現(xiàn)概述：TIN模型的表現(xiàn)60概述：TIN小結(jié)●表示方法：將區(qū)域劃分為相鄰的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)域中任意點都將落在三角面頂點、線或三角形內(nèi)。落在頂點上其高程與頂點相同；落在線上則由兩個頂點線性插值得到；落在三角形內(nèi)則由三個頂點插值得到?！裆煞椒ǎ河刹灰?guī)則點、矩形格網(wǎng)或等高線轉(zhuǎn)換而得到?！馮IN允許在地形復(fù)雜地區(qū)收集較多的信息，而在簡單的地區(qū)收集少量信息，避免數(shù)據(jù)冗余?！駥τ谀承╊愋偷倪\算比建立在數(shù)字等高線基礎(chǔ)上的系統(tǒng)更有效，如坡度、坡向等的計算。概述：TIN小結(jié)●表示方法：將區(qū)域劃分為相鄰的三角面網(wǎng)絡(luò)，區(qū)61概述：建立DEM的目的1）作為國家地理信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；2）土木工程、景觀建筑與礦山工程規(guī)劃與設(shè)計；3）為軍事目的而進(jìn)行的三維顯示；4）景觀設(shè)計與城市規(guī)劃；5）流水線分析、可視性分析；6）交通路線的規(guī)劃與大壩選址；7）不同地表的統(tǒng)計分析與比較；8）生成坡度圖、坡向圖、剖面圖、輔助地貌分析、估計侵蝕和徑流等；9）作為背景疊加各種專題信息如土壤、土地利用及植被覆蓋數(shù)據(jù)等，以進(jìn)行顯示與分析；10）與GIS聯(lián)合進(jìn)行空間分析；11）虛擬現(xiàn)實(VirtualReality)；此外，從DEM還能派生以下主要產(chǎn)品：平面等高線圖、立體等高線圖、等坡度圖、暈渲圖、通視圖、縱橫斷面圖、三維立體透視圖、三維立體彩色圖等。

概述：建立DEM的目的1）作為國家地理信息的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；62二、DEM數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)源來源：（1）航空或航天遙感圖像為數(shù)據(jù)源（2）以地形圖為數(shù)據(jù)源（3）以地面實測記錄為數(shù)據(jù)源（4）其它數(shù)據(jù)源●數(shù)據(jù)源決定采集方法。數(shù)據(jù)點的采集密度和采點的選擇決定DEM的精度。二、DEM數(shù)據(jù)來源數(shù)據(jù)源來源：●數(shù)據(jù)源決定采集方法。數(shù)據(jù)點的63DEM數(shù)據(jù)采集●數(shù)字?jǐn)z影測量：利用帶自動記錄裝置的立體測圖儀或立體坐標(biāo)儀、解析測圖儀及數(shù)字?jǐn)z影測量系統(tǒng)，進(jìn)行人工、半自動或全自動的量測。其原理是在攝影圖的基礎(chǔ)上利用測圖儀進(jìn)行測量?！瘳F(xiàn)有地圖數(shù)字化：對已有地圖上的信息(如等高線)進(jìn)行數(shù)字化?！竦孛鏈y量：利用自動記錄的測距經(jīng)緯儀在野外實地測量?！窨臻g傳感器：利用GPS，結(jié)合雷達(dá)和激光測高儀采集數(shù)據(jù)。DEM數(shù)據(jù)采集●數(shù)字?jǐn)z影測量：利用帶自動記錄裝置的立體測圖儀64數(shù)字?jǐn)z影測量采樣點的選取●沿等高線采樣：主要用于山區(qū)采樣。●規(guī)則網(wǎng)格采樣：按規(guī)則矩形網(wǎng)格進(jìn)行采樣，可直接生成規(guī)則矩形格網(wǎng)的DEM數(shù)據(jù)?！駶u進(jìn)采樣：根據(jù)地形使采樣點合理分布，即平坦地區(qū)采樣點少，地形復(fù)雜區(qū)采樣點多。●選擇采樣：根據(jù)地形特征進(jìn)行采樣，如沿山脊線、山谷線等進(jìn)行采集?！窕旌喜蓸?。注意：所有采集的數(shù)據(jù)都要按一定的空間插值方法轉(zhuǎn)換成點模式格式數(shù)據(jù)。數(shù)字?jǐn)z影測量采樣點的選取●沿等高線采樣：主要用于山區(qū)采樣。注65DEM的生成方法：1、人工格網(wǎng)法2、三角網(wǎng)法3、立體像對法4、曲面擬合法5、等值線插值法DEM的生成方法：66人工格網(wǎng)法●在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點或交點的高程值。人工格網(wǎng)法●在地形圖上蒙上格網(wǎng)，逐格讀取中心點或交點的高程值67三角網(wǎng)法

對有限個離散點，每三個鄰近點聯(lián)結(jié)成三角形，每個三角形代表一個局部平面，再根據(jù)每個平面方程，可計算各格網(wǎng)點高程，生成DEM。

三角網(wǎng)法對有限個離散點，每三個鄰近點聯(lián)結(jié)成三角形，每個68構(gòu)三角網(wǎng)的要求應(yīng)盡可能保證每個三角形是銳角三角形或三邊的長度近似相等，避免出現(xiàn)過大的鈍角和過小的銳角。

構(gòu)三角網(wǎng)的要求應(yīng)盡可能保證每個三角形是銳角三角形或三邊的長度69角度判斷法建立TIN當(dāng)已知三角形的兩個頂點后，利用余弦定理計算備選第三頂點的三角形內(nèi)角的大小，選擇最大者對應(yīng)的點為該三角形的第三頂點。

將原始數(shù)據(jù)分塊

檢索所處理三角形鄰近點角度判斷法建立TIN當(dāng)已知三角形的兩個頂點后，利用余弦定理計70C1C2C3確定第一個三角形則C為該三角形第三頂點

ABC1C2C3確定第一個三角形則C為該三角形第三頂點AB71構(gòu)網(wǎng)示意圖與A點距離最近的點哪個內(nèi)角最大ABC1C2C3構(gòu)網(wǎng)示意圖與A點距離最近的點哪個內(nèi)角最大ABC1C2C372三角形的擴展對每一個已生成的三角形的新增加的兩邊，按角度最大的原則向外進(jìn)行擴展，并進(jìn)行是否重復(fù)的檢測。向外擴展的處理：若從頂點為P1(X1,Y1),P2(X2,Y2),P3(X3,Y3)的三角形之P1P2邊向外擴展，應(yīng)取位于直線P1P2與P3異側(cè)的點三角形的擴展對每一個已生成的三角形的新增加的兩邊，按角度最大73異則判斷p3p2若備選點P之坐標(biāo)為（X，Y）重復(fù)與交叉的檢測：任意一邊最多只能是兩個三角形的公共邊。p1異則判斷p3p2若備選點P之坐標(biāo)為（X，Y）重復(fù)與交叉的檢測74立體像對法資料來源于張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤立體像對法資料來源于張超主編的《地理信息系統(tǒng)教程》所配光盤75曲面擬合法

根據(jù)有限個離散點的高程，采用多項式或樣條函數(shù)求得擬合公式，再逐個計算各點的高程，得到擬合的DEM?？煞从晨偟牡貏荩植空`差較大?？煞譃椋骸裾w擬合：根據(jù)研究區(qū)域內(nèi)所有采樣點的觀測值建立趨勢面模型。特點是不能反映內(nèi)插區(qū)域內(nèi)的局部特征?！窬植繑M合：利用鄰近的數(shù)據(jù)點估計未知點的值，能反映局部特征。曲面擬合法根據(jù)有限個離散點的高程，采用多項式或樣條函數(shù)76等高線插值法等高線插值法77三、DEM的應(yīng)用1、基于DEM的信息提取2、等高線的繪制3、基于DEM的可視化分析1、三維景觀2、數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實3、DEM在工程上的應(yīng)用概述應(yīng)用：應(yīng)用算法：三、DEM的應(yīng)用1、基于DEM的信息提取1、三維景觀概述應(yīng)用78三維景觀三維景觀79DEM數(shù)字高程模型80數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實CityModelDOMDEMDLGAttributeRDB數(shù)碼城市和虛擬現(xiàn)實CityModelDOMDEMDLGAt81數(shù)碼深圳數(shù)碼深圳823D建筑3D建筑83DEM+DOM+DLGDEM+DOM+DLG84交通行業(yè)：數(shù)字公路（交通部公路勘測設(shè)計院）交通行業(yè)：數(shù)字公路（交通部公路勘測設(shè)計院）85DEM的土石方計算立體計算線路挖土、石方量DEM的土石方計算立體計算線路挖土、石方量86DEM數(shù)字高程模型87坡度的計算(1,0)(0,0)(1,1)Z10Z11Z01POQRS又：所以：